Nanotech – microscopisch is groots

Kleiner dan klein

Kleiner dan klein en met het blote oog niet te zien, een miljoenste deel van een millimeter. Dat is nanotechnologie. Nanotech is net zo spannend als gecompliceerd. Deze technologie onderzoekt en gebruikt de verrassende eigenschappen van microdeeltjes en zet daarmee de regels van de fysica en de scheikunde op z’n kop. Van antimicrobiële vormen tot buizen met omhulsels die niet dikker zijn dan een atoom: nanotechnologie belooft een radicale disruptie van materiaalwetenschap en geneeskunde.

Met nanotech zijn we in staat om nieuwe materialen te ontwikkelen en eigenschappen van materialen te veranderen. Zo kan een stof die niet geleidend is opeens heel geleidend gemaakt worden. Op deze manier kunnen we supersnelle computers of gevoelige meetinstrumenten maken. Nanotechnologie bestaat uit fundamenteel en toegepast onderzoek. Bij fundamenteel onderzoek probeert men bijvoorbeeld te begrijpen wat er gebeurt als je atomen aan elkaar koppelt. Met toegepast onderzoek worden manieren gevonden om deze nieuwe materialen te gebruiken.

Nanotech is overigens geen op zichzelf staande technologie. Nanotech omvat ontwikkelingen op meerdere terreinen, zoals fysica, scheikunde, 3D-printtechnologie, biologie en bouwkunde. Deze aanvullende wetenschappelijke ontwikkelingen geven de werkelijkheid opnieuw vorm door een onvoorstelbare variatie aan toepassingen mogelijk te maken.

Als technologieën waarvan we dagelijks afhankelijk zijn – denk bijvoorbeeld aan communicatiesatellieten – kapot gaan is reparatie meestal heel duur. Het is onpraktisch om de satellieten terug te halen als een circuit uitvalt en in de ruimte repareren is vaak ook geen optie. Nanodeeltjes kunnen er echter voor zorgen dat satellieten zichzelf herstellen. Dat bespaart miljoenen en garandeert een langdurige ononderbroken dienstverlening. Het duurt niet lang meer voordat bijna alle elektronica zichzelf kan repareren.

De toekomst van nanotechnologie

In de toekomst is het gebruik van nanotechnologie de normaalste zaak van de wereld. De kosten van fossiele energie zullen binnen afzienbare tijd waarschijnlijk weer stijgen. Dat betekent dat we radicale oplossingen voor duurzame energie kunnen verwachten. Het komende decennium wekken vloeren en wegen, mede dankzij deze technologie, groene energie op. Xudong Wang, wetenschapper aan UW-Madison, heeft ontdekt dat de cellulose nanovezels in houtpulp – een makkelijk beschikbaar, goedkoop en recyclebaar product – de elektrische ladingen produceren die dat mogelijk maken. Het resultaat is een goedkope techniek die gratis energie genereert uit de druk en frictie die worden uitgeoefend op de vloer of het wegdek waaronder het is aangebracht.

Als de techniek van mini-sensoren verbetert, kan de infrastructuur zichzelf straks repareren. Atomisch kleine sensoren in wegen, bruggen, tunnels en ons elektriciteitsnet kunnen beschadigingen ontdekken en doorgeven aan nanomachines die zelf voor reparatie zorgen. Deze ‘zelfhelende’ techniek is straks wellicht ook toepasbaar in vliegtuigen, schepen en zelfs in het menselijk lichaam.