Vad är nanoteknik och vad gör den speciell?

Vetenskap / Teknik / Nanoteknik

2012-07-20 Nanoteknikens andra benämning är atomslöjd.

Det beror på att forskarna bygger saker som endast är ett fåtal atomer stora. En atom är inte så stor: endast 0,2 nanometer i diameter. Inom nanotekniken mäter man längd, bredd och avstånd i nanometer. En nanometer är en miljondels millimeter.

”Nano” kommer från grekiskans ord för ”dvärg”. ”Nano” användes första gången år 1974 av Norio Taniguchi vid Tokyo Science University för att beskriva konstruktioner under 1 mikrometer. Alla tekniska detaljer och all teknik som är mellan 1-100 nanometer kallades sedan nanoteknik.

När man sedan på 1980-talet tog fram de verktyg som behövs för att manipulera ämnen på atomnivå, började nanotekniken ta fart.

År 1959 var datorer så pass stora att de fyllde hela rum. Nobelprisbelönade fysikern Richard Feynman förutspådde nanoteknikens uppkomst redan då, genom det kända talet med rubriken ”There is plenty of room at the bottom”. Han menade att det borde vara möjligt att bygga upp material på atomnivå, något som skulle innebär helt nya oväntade möjligheter. Alla 24 volymerna av uppslagsverket Encyclopedia Brittanica skulle kunna få plats på ett knappnålshuvud, hävdade han. Idag börjar tekniken som han förutspådde bli möjlig.

Nanotekniken är speciell eftersom materian på nanodimensioner beter sig annorlunda.

Kolnanorören kan till exempel leda ström, något som kol som vi känner till den inte har samma förmåga.  De här nya egenskaperna utnyttjas av forskarna. Med halvledande kolnanorör vill forskarna bland annat skapa nya komponenter till framtiden datorer.

Guldpartiklar byter i nanovärlden färg beroende på den omgivande miljön och de vill läkare använda för att skapa sensorer som kan hitta tidiga sjukdomstecken i kroppen.

Att saker blir annorlunda i nanovärlden beror på att många av fysikens lagar, t ex gravitationskraften, inte längre gäller. De fysiska lagarna som dominerar i nanovärlden kallas för kvantmekanikens lagar. Dessa styr bland annat hur ljuspartiklar, fotoner och elektroner beter sig.

En kvantmekanisk effekt är till exempel magnetismen, som skapas av elektroner som spinner, och som samtidigt kretsar kring atomkärnan. Elektroder kan spinna på två olika sätt: spinn upp och spinn ner. Materialet blir magnetiskt när fler elektroner i ett material spinner på ena sättet. Elektrodernas spinn kommer enligt forskarna att användas för att skicka information i framtidens datorer. Vi kommer enligt dem att få ”spinntronik” i stället för elektronik.  

För att studera nanoteknik måste man inkludera delar i flera ämnesområden såsom fysik, elektronik, biologi och kemi. Därför kräver forskning och utveckling tvärvetenskapliga satsningar.

Man kan också skilja på nanovetenskap och nanoteknik. Nanovetenskap är "studier av fenomen och egenskaper som uppkommer på atomär och molekylär nivå". Nanoteknik är "tillämpningen av nanovetenskap genom manipulering av molekyler och små strukturer". I praktiken brukar nanovetenskap och nanoteknik däremot användas synonymt.