De toekomst van wetenschap ligt in de nanotechnologie
Nanotechnologie wordt door sommigen ‘de grootste revolutie sinds de computer’ genoemd. De mogelijkheden zijn ‘eindeloos’. De wildste verhalen gaan de ronde: Onsterfelijkheid, zelfreproducerende nano-computers, alles zou kunnen door nanotechnologie. Maar er worden ook gevaren gezien. Angst voor onbekende lichamelijke bijwerkingen of milieuvervuiling zijn daar niet de minste van. Hoe zit het nu eigenlijk? Scientias.nl duikt in de complexe wereld van de nanotechnologie.
Nanotechnologie is ‘het bestuderen en manipuleren van materie op nanomicroscopische schaal’. Werken op hele kleine schaal, dus. Nanotechnologie is een relatief nieuwe technologische ontwikkeling, maar de onderzoekers die er nu mee werken komen uit alle lagen van de wetenschap. Er zijn medische, chemische, technologische en biologische wetenschappers bezig om de nanotechnologie beter te snappen en te beheersen.
De reden daarvoor is logisch: Nanotechnologie zorgt ervoor dat we wetenschap kunnen bedrijven tot in de kleinste puntjes. Dat betekent dat nanotechnologen kunnen werken met ongelooflijke precisie. Daardoor ontstaat een wereld van bijna letterlijk ongekende mogelijkheden.
Met Lego spelen
De Amerikaanse nanotechnologiewetenschapper Ralph Merkle ziet een parallel met Lego. “Het is alsof we altijd hebben gewerkt met een stapel Legoblokjes, en alsof we probeerden daarmee te werken met bokshandschoenen aan," legt hij uit. “Dan kun je die Legoblokjes bij elkaar schrapen, maar dan wordt het maar een ruwe, ongeordende stapel. Stel nou dat je dan plotseling die handschoenen uit kunt doen, en de Legoblokjes één voor één, met uiterste precisie, kunt opbouwen. Dat is in feite wat nanotechnologie is: Iedere bouwsteen van materie heel precies kunnen gebruiken. Dat maakt het werk veel effectiever.
Overal inzetbaar
Het interessante aan nanotechnologie, zegt Merkle, is de veelvuldige inzetbaarheid. “Het is een nieuwe evolutionaire stap in de wetenschap, niet ‘slechts’ een nieuwe soort van kennis. Nanotechnologie is zo breed inzetbaar, dat het overal kan worden gebruikt, en het kan iedere vorm van wetenschap verbeteren."
Bottom-up en top-down
Toch maken nanowetenschappers wel een onderscheid in verschillende soorten nanotechwerk. Zo is er het zogenaamde ‘bottom-up’-, en het ‘top-down’-werken. Dat laatste betekent dat materialen die we nu kennen, worden bekeken op nanomicroscopische schaal, zoals we hierboven al beschreven. Daarmee kunnen we dus materialen bewerken om deze een andere structuur te geven. Daarbij kunt u denken aan een bepaalde materie die beter geleidt, of dat deze waterafstotend wordt.
Maar er bestaat ook zoiets als ‘moleculaire nanotechnologie’. Dat is een vorm van ‘gewone’ nanotechnologie, die juist de andere kant op werkt. Daarbij worden producten helemaal nieuw opgebouwd vanuit niets. Denk daarbij aan computerchips op nanoschaal, of zelfs minuscule fabriekjes. Het zal echter nog een tijdje duren voordat we daarmee aan de slag kunnen.
Fases
De nanotechnologie gaat namelijk door een aantal fases heen, zegt Merkle. “Aanvankelijk konden we alleen zogenaamde passieve nanostructuren maken. Dat zijn materialen waarvan we de structuur op nanomicroscopische schaal kunnen beïnvloeden, zodat materiaal bijvoorbeeld steviger kan worden."
In een later stadium zijn we langzaam richting actieve nanotechnologie gegaan. “Dat zijn nanostructuren die tijdens het gebruik bijvoorbeeld hun eigen vorm en grootte kunnen veranderen."
De laatste stap, en eentje die we nu nog moeten gaan nemen, denkt Merkle, is die van machines op nanoniveau. “Kleine computers, robotjes eigenlijk, die uit een heleboel verschillende structuren bestaan waarin moleculen samenwerken in verschillende functies."
Computertechnologie
Merkle is enthousiast over de toekomst van nanotechnologie. Vooral op het gebied van computertechnologie is nog veel te winnen, denkt hij. “Computers zullen altijd sneller en kleiner worden, natuurlijk past nanotechnologie daar goed tussen. Maar ook het feit dat computers straks steeds beter zelf gaan denken gaat een grote rol spelen in de nanotechnologie." Wel denkt Merkle dat het wel even gaat duren voordat het zover is. “Er worden grote sprongen gemaakt, maar die zijn vaak nog experimenteel van aard. Het zal nog even duren voordat we de technieken op grote schaal kunnen inzetten."
Medische wetenschap
Nanotechnologie kan op de meest uiteenlopende manieren worden gebruikt, de mogelijkheden zijn bijna letterlijk eindeloos. Zoals Merkle al zegt, wordt nanotechnologie al veelvuldig ingezet op computers. Maar ook in de medische wetenschap is nanotech populair. Denk daarbij bijvoorbeeld aan nanocellen die vet kapot kunnen maken. Of pak het nog ambitieuzer aan: minuscule deeltjes die kanker meteen kunnen opsporen of zelfs uitroeien. Daarmee wordt momenteel hard geëxperimenteerd, al gaat dat voornamelijk nog op papier en in zeer kleine mate in laboratoria.
Zonnebrand en melk
Ondanks het feit dat nanotechnologie nu al veel experimenteel wordt gebruikt, zijn er ook al ontzettend veel toepassingen die we in ons dagelijks leven gebruiken, die door nanotechnologie mogelijk zijn gemaakt. Denk maar eens aan zonnebrand; daarin zitten allerlei deeltjes die met nanotechnologie zijn vervaardigd om een betere bescherming te geven. Of melk, dat tegenwoordig door een ‘nanozeef’ gaat om de bacteriën eruit te vissen.
Tegenstanders
Zoals bij iedere nieuwe technologische ontwikkeling zijn er ook tegenstanders. Nanotechnologie zou bijvoorbeeld veel werk kunnen gaan kosten, omdat het ons leven van een stuk meer gemakken voorziet. Denk maar aan kleding. In de textielindustrie wordt nanotechnologie bijvoorbeeld al gebruikt om kleding vuilafstotend te maken. Hartstikke handig, want dan wordt het minder snel vies. Toch zijn stomerijen, wasmiddelfabrikanten en kledingwinkels daar niet blij mee: zij zijn bang dat het hen heel veel inkomsten gaat kosten.
Ook bestaat er de angst voor wat nanotechnologie kan doen met het menselijk lichaam. Zo waarschuwen sommige consumentenorganisaties voor het mogelijk verhoogde risico op kanker bij het gebruik van bepaalde zonnebrandmerken.
Mesa+
Ook in Nederland wordt er gewerkt met nanotechnologie. Op veel universiteiten wordt met de techniek gewerkt. Dat gebeurt op diverse faculteiten, in allerlei velden. Om effectief om te gaan met dat onderzoek, bundelen de faculteiten vaak hun krachten. Zo ook bij de Universiteit Twente. Daar zijn verschillende faculteiten bij elkaar gekomen in Mesa+. Dit instituut stelt om de paar jaar een aantal prioriteiten. Mark Huijben van Mesa+: “Daarin kijken we wat wij belangrijke werkvelden vinden. Energie is op dit moment natuurlijk een belangrijk item. Juist met nanotechnologie kun je daar een flinke slag in slaan, bijvoorbeeld door efficiëntere zonnepanelen te maken."
Wat volgens Huijben ook belangrijk is, is dat er goede nieuwe mogelijkheden voor nanotechnologieën komen. Daarmee moet mogelijk worden gemaakt dat ook andere wetenschappers goed met nanotech kunnen werken. Daarnaast denkt ook Mesa+ hard na over hoe nanotechnologie in de maatschappij wordt ontvangen. Huijben: “We snappen dat mensen nog sceptisch zijn. Dat is ook logisch, want het is ook een relatief nieuw concept waar weinig over bekend is. Daarom zorgen wij er ook voor dat we constant blijven nadenken over hoe we techniek zo veilig en geaccepteerd mogelijk kunnen maken."
Nanotechnologische wetenschap heeft al met al de kans om onze huidige kennis fundamenteel om te gooien en onze technologische vooruitgang in sneltreinvaart op te voeren. Het zal nog even duren voor het zover is, want voor zo’n lastige tak van wetenschap moet natuurlijk heel erg veel worden getest.
