Nanotechnologia - czyli małe jest wielkie

Nanometr – to jedna miliardowa część metra, to 10 atomów wodoru ułożonych jeden za drugim, to jedna milionowa łepka od szpilki – to po prostu kwintesencja małości.
Co jednak rozumie się pod pojęciem nanotechnologia ?  I wbrew pozorom, na to proste pytanie odpowiedzieć wcale nie jest łatwo. Technologia – to nauka o wytwarzaniu, a nano – to właśnie skrót od nanometra, a więc przywołanej na wstępie kwintesencji małości. Czy wobec tego nanotechnologia to nauka o wytwarzaniu obiektów o wymiarach rzędu nanometrów. I tak i nie, gdyż część nanotechnologii wcale nie jest nano, a zajmuje się obiektami o rozmiarach rzędu mikrometrów, a więc jednej milionowej metra  - czyli tysiąc razy większą od nanometra. Ponadto w wielu przypadkach nanotechnologia nie jest bynajmniej technologią, ale badaniami naukowymi struktur mających jeden wymiar nie większy niż kilkaset nanometrów. Świat „nano” to dziwaczne pogranicze świata pojedynczych atomów i cząsteczek (w których rządzą prawa mechaniki kwantowej) i świata makroskopowego w którym rządzą prawa fizyki klasycznej, a własności i zachowanie obiektu wynika ze zbiorowego zachowania się bilionów atomów.



Ale porzućmy już te terminologiczne dywagacje intuicyjnie rozumiejąc, że mówiąc o nanotechnologii myślimy o obiektach o bardzo małych wymiarach, ale wielkich jeśli chodzi o ich przyszłościowe zastosowanie. Z  nanotechnologią wiąże się uzasadnione nadzieje na dalsze zmniejszenie rozmiarów mikroukładów elektronicznych (a więc popularnych „kości” stosowanych w każdym urządzeniu elektronicznym). Układy nanoelektroniczne najprawdopodobniej za kilka, no może kilkanaście lat zastąpią konwencjonalną elektronikę krzemową, a wówczas słowo miniaturyzacja nabierze innego znaczenia. Już teraz kamerki internetowe są bardzo małe, ale wyobraźcie sobie kamerkę mniejszą od łepka od szpilki, która wprowadzona do organizmu człowieka pozwala na przekazywanie obrazu bezpośrednio z wnętrza tego organizmu. A przecież to tylko jedno z możliwych zastosowań.
Nanotechnologia to również przyszłościowa rewolucja w medycynie. To dostarczenie przez nanocząsteczki leków do ściśle określonych miejsc, przykładowo w miejsce w którym należy zniszczyć komórki nowotworowe, pozostawiając jednocześnie „w stanie nienaruszonym” komórki zdrowe. Podobnych przykładów z różnych obszarów techniki i medycyny można by wskazać znacznie więcej.
Problemem jest jednak to, że istniejące metody nanowytwarzania dalekie są od doskonałości. Ogólnie można je podzielić na dwie grupy: metody „z góry na dół” oraz „z dołu do góry”. W pierwszej z metod redukowane są rozmiary wzoru z większej do mniejszej skali.  W drugiej metodzie buduje się nanostruktury z kolejno dodawanych atomów lub cząsteczek.
Z roku na rok wzrastają nakłady na badania związane z nanotechnologią. 10 lat temu w USA nakłady te w obszarze nauk biologicznych wynosiły 20 mld dolarów, a w naukach technicznych i fizycznych po 5 mld. dolarów. Do rozwiązania pozostaje wiele problemów, ale głównym problemem rozwoju nanotechnologii są „trudności komunikacyjne” między nanoświatem a mikroświatem.

W zasadzie za początek nanotechnologii uznawany jest wygłoszony w 1959 roku wykład Richarda Feynmana pt. „Niżej jest jeszcze mnóstwo miejsca”. W tym, na owe czasy wizjonerskim wykładzie, Feynman przedstawił perspektywy nanotechnologii stwierdzając: „ prawa fizyki nie zabraniają manipulowania pojedynczymi atomami”. Od tego czasu minęło już ponad 50 lat, a tam na dole, jest wciąż jeszcze dużo miejsca.

Opracowanie : Edward Pająk na podstawie publikacji autorów:  Gary Stix, Michael Roukes, Charles M. Liber, A.Paul Alivisatos, K.Eri c Drexler, Richard E. Smalley