NanotehnologijaInovacije za jutrišnji svet

nanotehnologije in nanoznanosti, multifunkcionalnimateriali na osnovi novih znanj in nove proizvodne

metode in naprave.

splo

šne

info

rmac

ije

Vas zanima evropsko raziskovanje?

RTD info je četrtletna revija, ki vas obvešča o glavnih smereh razvoja (izsledki, programi, dogodki itd.). Na voljo je v angleškem, francoskem in nemškem jeziku. Za brezplačen izvod ali brezplačno naročnino pišite na naslov:European CommissionDirectorate-General for ResearchInformation and Communication UnitB-1049 Bruselj

Telefaks (32-2) 295 82 20E-naslov: http://europa.eu.int/comm/research/contacts/contacts.cfmSpletna stran:http://europa.eu.int/comm/researc/rtdinfo/index_en.html

Urednik: EVROPSKA KOMISIJA

Generalni direktorat za raziskaveDirektorat G – Industrijske tehnologijeEnota G.4 – Nanoznanosti in nanotehnologije

Kontaktni osebi: dr. Renzo Tomellini, dr. Angela Hullmann

E-naslova: renzo.tomellini@cec.eu.int, angela.hullmann@cec.eu.int

Url: www.cordis.lu/nanotechnology

EVROPSKA KOMISIJA

Nanotehnologija

Inovacija za jutrišnji svet

Ta brošura je nastala v okviru projekta, ki ga je ustanovilo Nemškozvezno ministrstvo za šolstvo in raziskovanje (BMBF) in izvedloNemško združenje inženirjev – Tehnološki center (VDI-TZ). Evropskakomisija se zahvaljuje BMBF, ker je dovolilo prevod te publikacije in jonaredilo dostopno evropski javnosti. Posebna zahvala gre dr. RositaCottone (BMBF) in dr. Wolfgangu Lutherju (VDI-TZ) za njuno pomočpri koordinaciji.

Objava: Evropska komisija, GD za raziskave

Izvedba: Zvezno ministrstvo za šolstvo in raziskovanje BMBF, Berlin

Koordinacija: Future Technologies Division, VDI Technologiezentrum GmbH, Düsseldorf

Avtor: Mathias Schulenburg, Köln

Oblikovanje: Suzy Coppens, BergerhofStudios, Cologne

Generalni direktorat za raziskave2006 „Nanoznanosti in nanotehnologije“ EUR 21151SL

Europe Direct je informacijska mreža, ki vam pomaganajti odgovore na vprašanja o Evropski uniji

Brezplačna telefonska številka:

00800 6 7 8 9 10 11

PRAVNO OBVESTILO:

Evropska komisija ali katera koli oseba, ki deluje v njenem imenu, nista odgovorni za kakršno koli uporabosledečih informacij.

Stališča, izražena v tej publikaciji, so zgolj stališča avtorja in ne odražajo nujno stališč Evropske komisije.

Na internetu je dostopnih veliko dodatnih informacij o Evropski uniji. Najdete jih preko strežnika Europa (http://europa.eu.int).

Podatki o katalogizaciji so na koncu te publikacije.

Luxembourg: Urad za uradne publikacije Evropskih skupnosti, 2006

ISBN 92-79-00887-0

© Evropske skupnosti, 2006Ponatis je dovoljen le z dovoljenjem avtorja.

Printed in Belgium

NATISNJENO NA BELEM PAPIRJU, KI NE VSEBUJE KLORA

Draga bralka, bralec!

Zveseljem vas povabim k branju brošure Nanotehnologija – Inovacije za jutrišnjisvet v slovenskem jeziku. Evropska komisija se je odločila izdati brošuro z

namenom, da evropskim državljanom približa nanotehnologijo in vse, kar ta

pojem obsega, hkrati pa želimo predstaviti tudi njen pomen za posameznika.

Nanotehnologija je raziskovalno področje, katerega prihodnost obeta, da bo mogoče

temeljne raziskave spreobrniti v uspešne inovacije. Uspešni preboji v nanotehnologiji

pomenijo ne le povečanje konkurenčnosti našega industrijskega sektorja, temveč tudi

ustvarjanje novih produktov, ki bodo izboljšali življenje evropskim državljanom na

področju zdravja in medicine, varstva okolja, elektronike in drugih.

Evropa investira v nanotehnologijo že dobro desetletje in je v tej panogi vodilna

svetovna sila. Evropska komisija podpira integrirano in odgovorno uporabo

nanotehnologije z namenom zagotoviti, da Evropa na kar najboljši način izkoristi

možnosti, ki jih to novo področje raziskovanja ponuja.

Z upanjem, da vam bo brošura predstavila nanotehnologijo na razumljiv in prijeten

način, vam želim prijetno branje!

Janez Potočnik,

Evropski komisar za znanost in raziskovanje

Predgovor

Nanotehnologija je nov pristop k razumevanju in obvladovanju lastnosti snovi v nanometrskem merilu:

en nanometer (ena milijardinka metra) je dolžina majhne molekule. Na tej ravni snov izkazuje različne

in pogosto osupljive lastnosti. Meje med uveljavljenimi znanstvenimi in tehničnimi disciplinami se

zabrišejo. Odtod tudi močan interdisciplinaren značaj, ki ga povezujemo z nanotehnologijo.

Za nanotehnologijo se glede možnega vpliva na industrijske proizvodne smeri pogosto pravi, da ima „razdiralen“

ali „revolucijski“ potencial. Nanotehnologija z manjšimi, lažjimi, hitrejšimi in učinkovitejšimi materiali,

komponentami in sistemi ponuja možne rešitve za številne trenutne probleme. To daje nove možnosti za

ustvarjanje bogastva in za zaposlovanje. Nanotehnologija naj bi prav tako znatno prispevala k reševanju

globalnih in okoljskih izzivov, in sicer z uresničevanjem procesov in ustvarjanjem izdelkov, bolj specifično

določenih za uporabo. Z njeno pomočjo naj bi varčevali z viri in zmanjšali količino odpadkov ter emisij.

Trenutno smo priča ogromnemu napredku v svetovni nanotehnološki dirki. Evropa je že zgodaj, od sredine do

konca 90. let prejšnjega stoletja, začela vlagati v številne programe na področju nanoznanosti. Zato ima razvito

močno bazo znanja. Zdaj mora poskrbeti, da bosta lahko evropska industrija in družba želi sadove tega znanja

s pomočjo razvoja novih izdelkov in procesov.

Nanotehnologija je predmet nedavnega sporočila Komisije („K evropski strategiji za nanotehnologijo“). V tem

sporočilu Komisija predlaga več raziskav na področju nanoznanosti in nanotehnologij, poleg tega pa pravi, da je

trebna upoštevati več drugih medsebojno odvisnih dinamik:

• Večja usklajenost nacionalnih raziskovalnih programov in naložb, tudi za zagotovilo, da ima Evropa skupine in

infrastrukturo („centri odličnosti“), ki lahko konkurirajo na mednarodni ravni. Hkrati je za doseganje zadostne

kritične mase pomembno sodelovanje med raziskovalnimi organizacijami v javnem in zasebnem sektorju v vsej

Evropi.

• Ne smemo prezreti ostalih dejavnikov konkurenčnosti, kot so ustrezno meroslovje, predpisi in pravice

intelektualne lastnine, da bo mogoče tlakovati pot za izvedbo industrijske inovacije, ki bo vodila h konkurenčni

prednosti tako za velika kot tudi za majhna in srednje velika podjetja.

• Dejavnosti, povezane z izobraževanjem in usposabljanjem, so zelo pomembne. Evropa si zlasti prizadeva

izboljšati podjetniško naravo raziskovalcev kot tudi pozitiven odnos proizvodnih inženirjev do sprememb.

Za uresničitev prave interdisciplinarne raziskave v nanotehnologiji bodo morda potrebni tudi novi pristopi

k izobraževanju in usposabljanju za raziskave in industrijo.

• Socialni vidiki (kot so informacije in sporočila javnega značaja, zdravstvena in okoljska vprašanja, ocena

tveganja) so nadaljnji ključni dejavniki za zagotovitev odgovornega razvoja nanotehnologije in doseganja

pričakovanj javnosti. Zaupanje javnosti in investitorjev v nanotehnologijo bo odločilnega pomena za dolgoročen

razvoj in plodno uporabo.

Namen te brošure je prikazati, kaj nanotehnologija je in kaj lahko ponudi evropskemu državljanu.

Ezio Andreta

Direktor „Industrijskih tehnologij“

Generalni direktorat za raziskave

Evropska komisija

6

3 Draga bralka

5 !Predgovor

6-7 Vsebina

8-9 Atom: Stara zamisel in nova resničnost

10-15 Nanotehnologija v naravi

16-17 Oči za nanokozmos

18-19 Pisalni pribor

20-21 Spodbude za znanost

22-23 Oblikovanje materiala v nanometrskem merilu

Vsebina

Potovanje v nanokozmos

Instrumentiin postopki

7

Nanotehnologijav družbi

Omreženi svet: nanoelektronika

Nanotehnologija v jutrišnjem vsakdanu

24-29 Omreženi svet: nanoelektronika

30-31 Nanotehnologija v jutrišnjem vsakdanu

32-35 Mobilnost

36-39 Zdravje

40-43 Energija in okolje

44-45 Nanotehnologija za šport in prosti čas

46-47 Vizije

48-49 Priložnosti in tveganja

Dodatne informacije50 Kako lahko postanem nano-inženir?

51 Stiki, povezave, literatura

52-53 Glosar

54 Slikovno gradivo

8

Potovanje v nanokozmos

Atom: Stara zamisel in nova resničnostNaš materialni svet je sestavljen iz atomov. To je pred okoli

2 400 leti trdil že grški mislec Demokrit. Sodobni Grki so se mu

zahvalili s portretom na kovancu za deset drahem. Kovanec je

bil močno razširjen, ravno tako kot atomi. Dežna kaplja jih

vsebuje 1 000 000 000 000 000 000 000, kajti atomi so zelo

majhni, veliki le desetino nanometra. En nanometer pa je

milijoninka milimetra.

Amedeo Avogadro(1776–1856), profesor

fizike v Torinu, prvičlovek, ki je analiziral

dežno kapljico.

Razmerje premera medatomom magnezija in

teniško žogico je enakorazmerju med teniško

žogico in Zemljo.Pomislite na to, ko boste

naslednjič vzelimagnezijevo tableto.

Demokritov duh lebdi nad nanosceno, nadmorjem neskončno veliko možnosti.

Lukrecij, rimski filozof in pesnik, je nekaj stoletij

pozneje spesnil pesem o atomih: Vesolje sestojiiz neskončnega prostora in neskončnega števila

nespremenljivih delcev, atomov, katerih raznolikost jeravno tako neskončna. ... Atomi se razlikujejo le v obliki,velikosti in teži; so nepredirno trdi, nespremenljivi, mejafizične deljivosti… To je bilo že prav dobro, čeprav je šlo

za čisto špekulacijo. Nato dolgo niso več razmišljali o

takšnih stvareh.

V 17. stoletju je Johannes Kepler, znameniti astronom,

razmišljal o snežinkah, kar je objavil leta 1611: običajna

oblika je lahko le posledica preprostih, enakomernih

gradbenih sestavin. Zamisel o atomu je dobila nov sij.

Znanstveniki, ki so se ukvarjali z minerali in kristali, so

atome vedno pogosteje obravnavali kot samoumevne.

Šele leta 1912 je na Univerzi v Münchnu nastal

neposreden dokaz: kristal bakrovega sulfata je razpršil

rentgensko svetlobo, tako kot senčnik razprši svetlobo

svetilke – kristal je moral biti sestavljen iz atomov,

urejeno razporejenih kot preja v senčniku, ali kup

pomaranč na tržnici.

Razlog, zakaj so atomi v kristalu urejeno razporejeni, je

preprost: snov se namesti tako udobno, kot je le

mogoče, in urejena struktura je najbolj udobna.

9

Tako je bil pripravljen oder za zelo radikalen premik:

nanotehnologijo.

Atomi mangana bi priprofesorju Berndtu v Kielu predstavljalilogotip univerzeChristiana Albrechta.

Že orehi, pomešani v skodeli, tvorijo urejen vzorec,

atomom je to še veliko lažje.

Preprosti vzorci pa se ne razmnožujejo vedno najlažje.

Snov na Zemlji je s silami samoureditve v milijardah let

prevzela fantastično zapletene, žive oblike.

Sodobne naprave za

analizo so omogočile

vpogled v delce žive

snovi vse do

natančnosti enega

nanometra.

Končno smo v 80. letih prejšnjega stoletja dobili rastrski

tunelski mikroskop,

napravo, s katero so

posamezni atomi

kristala postali ne

le vidni – mnogi

menijo, da so prve

podobe prevara –

temveč jih je mogoče

tudi premikati.

Nanonaprave, kot jeribosom, lahko prof.AdaYonath, DESY,kristalografsko dekodira.

10

Nanotehnologija v naravi

Nanotehnologom je živa narava zelo pri srcu. V štirih milijardah let

obstoja je naravi namreč uspelo najti nekaj osupljivih rešitev za

težave, na katere je naletela. Pri tem je značilno naslednje:

življenje je svojo snov strukturiralo do popolnosti, vse do atomov.

Tega si želijo tudi nanotehnologi.

Atomi niso ravno priljubljeni. Kdor sliši zanje,

pomisli na mogočne eksplozije ali nevarno

sevanje. Ampak to zadeva le tehnike, ki se

ukvarjajo z atomskim jedrom. Nanotehnologija se

ukvarja z lupino atoma. To je merilo, v katerem igra

nanotehnologija svojo vlogo.

Da bi pregnali še zadnje dvome o tem, da so atomi

povsem vsakdanja stvar, ki ima v pravi kombinaciji celo

odličen okus, izberimo kot kraj odhoda v nanokozmos

kos sira.

Sir Mimolette izvira iz Flandrije. Površina, polna

majhnih lukenj, daje slutiti, da je sir poseljen.

Izdelovalci nimajo nič proti, saj ima sir prav zaradi pršic

tako vabljivo aromo. Pršice so velike desetino

milimetra. ESEM, posebni rastrski elektronski

mikroskop, omogoča opazovanje živih pršic. Tako kot

ostala živa bitja so tudi pršice zgrajene iz celic. Merilo

celice je mikrometer. Celica ima močno zapleten

mehanizem. Pomemben del tega mehanizma so

ribosomi, ki na podlagi dedne zasnove DNK proizvajajo

vse mogoče beljakovinske molekule. Ribosom je velik

20 nanometrov. Deli ribosoma so določeni do

posameznega atoma. Prvi rezultati te vrste

nanobiotehnologije so nova zdravila, ki blokirajo

bakterijske ribosome.

Pot

ovan

je v

nan

okoz

mos

1 m

10 c

m1

mm

0,1

mm

10 Ķ

m10

nm

11

Lotosov učinek & co.

Vodne kapljice na listu kapucinke,

upodobljene s posebnim

elektronskimmikroskopom

(ESEM) univerze v Baslu.

Kapucinka čisti svoje liste z lotosovim učinkom.

Rastrski elektronski mikroskop ESEM

prikazuje, kako se vodne kapljice odmaknejo

od lista. Do tega pride zaradi vozličaste strukture listov.

Voda se odbija z večjo hitrostjo, pri čemer odplakne

tudi umazanijo. Lotosov učinek – ki ga je temeljito

raziskoval profesor Barthlott s sodelavci na Univerzi

v Bonnu – je našel svoje mesto v vrsti izdelkov, na

primer v fasadnih barvah, s katerih voda spere

umazanijo. Sanitarno keramiko s strukturo lotosa je

mogoče lažje negovati.

Rastlinski listi uporabljajo še več nanotehnologije.

Njihov sistem pogosto urejajo forisomi. To so

mikroskopsko majhne mišice, ki v kapilarnem sistemu

rastline odpirajo poti ali pa jih – če je rastlina

poškodovana – zapirajo. Kar trije Fraunhoferjevi

inštituti in Univerza v Gießnu poskušajo razviti

tehnično uporabo mišic rastline, na primer za

mikroskopsko majhne linearne motorje ali morda za

laboratorij na čipu (lab-on-a-chip).

V atomskem merilu najbolj prefinjena tehnika je proces

fotosinteze, ki zbira energijo za življenje na Zemlji.

Pomemben je vsak posamezen atom. Kdor bo lahko to

nanotehnološko posnemal, bo imel energijo za vse

večne čase.

1 m

1 c

m50

Ķm

10 Ķ

m1Ķ

m10

nm

Lotosov cvet čisti svoje liste s ponjem poimenovanim lotosovimučinkom.

12

Z nanotehnologijo na stropu: gekon

Gekoni lahko preplezajo vsako steno, po stropu

drvijo z glavo navzdol in na njem obvisijo na

eni nogi. To je seveda mogoče z

nanotehnologijo. Gekon ima na nogi tanke dlačice, ki so

tako mehke, da se lahko podlagi približajo na nekaj

nanometrov na večji površini. Takrat začne delovati

tako imenovana van-der-Waalsova vez, ki je pravzaprav

zelo šibka, vendar zaradi adhezijskih točk nosi težo.

Vezi se enostavno sprostijo z „lupljenjem“, podobno kot

odstranimo lepilni trak. Tako lahko gekon teka po

stropu. Znanstveniki se že veselijo sintetičnega

„gekolina“

Lepljenje za življenje

Življenje obstaja, ker njegove sestavine drži

skupaj prefinjena nanotehnološka umetnost

lepljenja. Tudi pri poškodbah, na primer pri

komarjevem piku: mesto pika postane rdeče, ker se

razširijo drobne krvne žile, skozi katere nato potujejo

gruče levkocitov, belih krvnih telesc. Na mestu pika

celice izločajo feromon. Glede na koncentracijo

feromona celične obloge krvnih žil in levkociti dovajajo

medsebojno prilagojene lepljive molekule, ki

upočasnijo prehod levkocitov vzdolž žilne stene. Pri

najvišji ravni feromona se levkociti dobro držijo, druge

lepljive molekule pa odnašajo krvna telesca skozi žilno

steno do mesta pika,

kjer nato napadejo

morebitne vsiljivce –

popolna umetnost

lepljenja.

Nanotehnološko posnemanje se raziskuje pod geslom

„bonding on command“ – lepljenje na ukaz.

Školjke kot umetniki lepljenja

Užitna klapavica – takšna, ki vam jo

v restavraciji postrežejo pripravljeno

z zelenjavo – je umetnik nanotehnološkega

lepljenja. Ko se želi pritrditi, odpre svojo lupino in

potisne nogo na skalo, jo izboči v obliko sesalnika in

skozi kanile izbrizga curke lepljivih kapljic, micel,

v podtlaku. Te se razlijejo in sprostijo močno podvodno

lepilo, ki se razpeni v obliko majhne blazine. Na tem

dušilniku vibracij je klapavica zasidrana z elastičnim

bisusom, tako da jo lahko valovi brez posledic

premetavajo sem ter tja.

Hrošči, muhe,pajki in gekoniso na InštitutuMaxa Plancka

za kovinske materialev Stuttgartu razkrili skrivnosti o načinu

oprijemanja.Oprijemajo se

z dlačicami,ki s podlago

tvorijo van-der-Waalsovo vez.

Težja kot je žival,nežnejše in

številčnejše so dlačice.

Bližnji posnetek mušje nožice.

Nanotehnologija v naravi

Pot

ovan

je v

nan

okoz

mos

13

Užitna klapavica z bisusom in nogo.

L’Institut Fraunhofštitutu IFAM v Bremnu

raziskujejo prilagojeno lepilo klapavice, ki

naj bi celo najobčutljivejši porcelan naredilo

odporen na pranje v pomivalnem stroju.

S klapavico se ukvarja tudi delovna skupina

„Novi materiali in biomateriali“ v Rostocku

in Greifswaldu.

Biomineralizacija

Školjke pa zmorejo še več. Njihova biserovina

sestoji iz nešteto drobnih apnenčastih kristalov

v obliki minerala aragonita, ki bi bili sami po

sebi zelo krhki. V školjki pa so povezani z visoko

elastičnimi proteini, podobnimi vijakom. Trije odstotki

teže proteina so dovolj, da je lupina morskega ušesa

tritisočkrat bolj trdna od čistega apnenčastega kristala.

Morski ježki na ta način krepijo svoje 30 centimetrov

dolge bodice, da se lahko upirajo udarjanju valov.

Biomineralizacija ustvarja tudi zelo občutljive tvorbe.

Na majhnem območju v bližini Filipinskega otočja živi

na morskem dnu spužva, imenovana „venerina cvetna

košarica“, Euplectella speciosa. To bitje je zvito kot

tulec turškega bodala, vendar okrog svoje vzdolžne osi.

Spužva dolguje svoje ime strukturi notranjega ogrodja.

To je tkivo iz drobnih kremenastih iglic, preluknjanih

kot pletarski izdelek na hrbtišču lesenega stola.

To tkivo je prepleteno tako v pravokotni mreži kot tudi

v diagonalni.

Venerina cvetna košarica velja

za mojstrovino

biomineralizacije: Osnovne

sestavine iz kremenke

(silicijev dioksid), ki

v premeru merijo tri

nanometre, celice spužve

najprej povežejo v zelo

tanke plasti. Te se nato

Tehnična biomineralizacija:nanodelci popravljajo zobe. Česo zobje občutljivi na mrzlo ali

kislo, so za to najbolj odgovornimajhni kanali

v zobni sklenini, odprtidentinski tubuli.Te kanale je

mogoče z nanodelci izkalcijevega fosfata (apatita) in

proteina podjetja SusTechzapreti desetkrat hitreje kot

z običajnimi pripravki izapatita. Na novo mineralizirana

plast se v ustih obnaša ravnotako kot telesu lastni zobni

material.

Tridimenzionalnibiomineralni prepletv zobni skleninikočnika voluharjavaruje dlesni predpoškodbami

tako zvijejo, da nastanejo kremenaste iglice, osnovni

element za pletarski izdelek, ki je odporen na visoke

spremembe tlaka.

Venerina cvetnakošarica,globokomorskaspužva,ki jo trenutnoraziskujejokot biološki vzorecza optično vlakno.

14

Morska zvezda Ophiocoma wendtii je opremljena s popolnimsistemom mikro leč za optično gledanje.Zgoraj: Pogled podnevi. Spodaj: Pogled ponoči.

(Nekoč) strateškega pomena je bila biomineralizacija

pri diatomejah, kremenastih algah. Ta mikroskopsko

majhna bitja se ščitijo s hiškami iz kremenčeve kisline,

katerih glavna sestavina je SiO2, silicijev dioksid. Kot

kremenovo steklo, ki prav tako sestoji iz silicijevega

dioksida, so tudi hišice iz kremenčeve kisline precej

odporne na več korozivnih kislin in lugov, zaradi česar

nanotehnologi upajo, da jih bodo uporabili kot

reakcijske posode za kristale v nanometrskem merilu.

En trik, kako s kemijskimi reakcijami pridobiti

nanodelce je namreč ta, da se omeji reakcijski volumen.

Če je pri tem uporabljena vsa reakcijska zmes, ostanejo

kristali, ki so rasli med reakcijo, majhni. V hiškah

diatomej je veliko por v nanomerilu, nanoreaktorjev.

Kako nastanejo te včasih zelo umetniško delujoče hiške

diatomej? Prve odgovore že poznamo. Raziskovalci

Univerze v Regensburgu so odkrili, da lahko različice

znane skupine proteinov, „poliaminov“, v pravilno

dozirani raztopini kremenčeve kisline ustvarijo

nanokroglice z nastavljivimi premeri med 50 in 900

nanometri. Povsem spontano jih ženejo sile

samoureditve. Po preprostih modelih rasti naj bi

podobno spontano nastale hiške iz kremenčeve kisline.

Nanotehnologija v naravi: Ophiocoma wendtii, kot dlan

velika morska lilija je dolgo ostajala uganka. Žival,

katere ploščatega, oklepnega telesa se drži pet krakov,

ob približevanju možnega sovražnika pohiti

v skrivališče, čeprav sploh nima oči, s katerimi bi ga

prepoznala. Oči so naposled našli v kremenovi lupini

živali. Lupina je namreč posejana s popolnimi polji

mikro leč, zaradi česar je celotno telo morske lilije eno

samo fasetno oko. Nanotehnologija? Posamezne leče so

tako kristalizirane, da posebnost kalcita, da tvori dvojne

slike, ne učinkuje – nadzor kristalizacije na

nanotehnološki ravni. Nato pa so leče s subtilnim

dodatkom magnezija korigirane še za „sferično

aberacijo“, da bi se izognile nezaželenim barvnim

robovom. Ophiocoma tako obvladuje nanotehnološke

finese, ki so Carlu Zeissu pomagale do slave.

Hišice diatomej– zgoraj podobne

„Mengerjevi spužvi“(glej tudi str. 21) –

imajo zaradioptimalnih oblik

najboljšo stabilnostpri najmanjši teži inverjetno tudi sistemeza zbiranje svetlobeza svoj fotosintetskiaparat, kloroplaste.

Luske lupine inpoljamikro leč v enem.

Zakaj naj bi imele hišice diatomej „strateški

pomen“? Leta 1867 je Šved Alfred Nobel ugotovil,

da kremenka, diatomejska prst iz fosilnih odlaganj

hišic diatomej, vpija nitroglicerin, pri tem pa blaži

nagnjenje tega razstreliva k spontanim

eksplozijam. Mešanico je Nobel poimenoval

„dinamit“, čigar dobra prodaja je položila temelje

za sklad, iz katerega se danes financirajo

Nobelove nagrade.

Nanotehnologija v naravi

Pot

ovan

je v

nan

okoz

mos

15

Meje narave, prednosti nenaravnosti

Nanotehnologija je torej popolnoma naravna, vendar so

možnosti žive narave omejene. Ne more delovati niti pri

visokih temperaturah, ki so na primer potrebne za

keramiko, niti s kovinskimi prevodniki. Nasprotno pa

ima sodobna tehnika na razpolago zelo umetne pogoje

– skrajno čistost, mraz, vakuum – pod katerimi je

mogoče spoznati presenetljive lastnosti snovi. Sem

spadajo zlasti kvantni učinki, ki se včasih zdijo

v močnem nasprotju z zakoni vsakdanjega sveta. Tako

dobijo delčki v nanokozmosu hkrati valovom podobne

lastnosti. Tako lahko gre atom, ki je celota, kot val skozi

dve reži naenkrat, potem pa zopet postane celota.

Delci dobijo povsem nove lastnosti, če se njihova

velikost bliža nanometru. Kovine

postanejo polprevodniki ali

izolatorji. Popolnoma neopazne

snovi kot kadmijev telurid (CdTe)

v nanokozmosu fluorescirajo v vse

barve mavrice, druge spremenijo

svetlobo v elektriko.

Če postanejo delci nanoskopsko

majhni, se delež atomov na površini

močno poveča. Vendar imajo atomi

na površini pogosto druge lastnosti

kot tisti v sredini delca, večinoma

so bolj nagnjeni k reakcijam.

Na primer zlato je v nanomerilu

dober katalizator za gorivne celice

(glej Mobilnost). Nanodelce je

mogoče prevleči tudi z drugimi

snovmi, v snoveh iz teh sestavljenih

delcev pa so nato združene različne

lastnosti. Primer: keramični

nanodelci z organskimi ovojnicami,

ki zmanjšajo površinsko napetost

vode, za premaz kopalniških

ogledal proti orositvi.

Inštitut za nove materiale v Saarbrücknu INM jerazvil postopekpriprave nanodelcev zapremaz kovinskih delovs hologrami, ki jih nimogoče ponarediti in ki sene obrabijo.

Tudi tega naravane zmore:z nanosajami obdelana keramikaza vžige z žarilno svečko,odporne proti koroziji, ki seuporabljajo na primer priplinskih grelcih.Zaradi nastavljive prevodnostikeramike ne potrebujemotransformatorja.

Posebej prevlečeni nanodelci iz magnetita, železovega

oksida, tvorijo z oljem magnetsko oblikovano tekočino,

ferofluid. Ferofluidi se uporabljajo vedno pogosteje, na

primer v tesnilih za zamašitev odprtin na vakuumskih

posodah in ohišjih za trdi disk ali pri vodljivih

dušilnikih vibracij za stroje ali avtomobile.

Zapletenosti nanotehnologije se nihče ne

bi smel ustrašiti. Tudi jabolko je zapleteno

– celice, ribosomi, DNK – kar pa ni

zmanjšalo priljubljenosti tega sadeža.

Kajti z jabolki ni težko ravnati – z dobro

nanotehnologijo tudi ne.

Nanodelci izmagnetita v olju.Tekočino je mogočemagnetsko oblikovati.

Delci kadmijevega telurida fluorescirajo,barva je odvisna leod velikosti delcev.

„Magnetotactikumbavaricum.“Magnetne bakterije lahkosintetizirajo verigenanomagnetitov in jihje mogoče uporabiti kotigle kompasa.

16

Instrumeti in postopki

Kaj imata skupnega evropski rentgenski

teleskop „Newton“ in nanotehnologija?

Teleskop zbira rentgenske žarke oddaljenih

predmetov z 58 reflektorji, velikimi kot koši za odpadni

papir, ki so razporejeni kot plasti v čebuli in premazani

z zlatom. Njihova povprečna površinska hrapavost je le

0,4 nanometra – mojstrovina, h kateri je odločilno

prispevalo podjetje Carl Zeiss AG.

Precizna zrcala rentgena za rentgensko spektroskopijo

in rentgensko mikroskopijo so sestavljena iz več sto

plasti dveh različnih težkih elementov. Zahteve glede

takšnih zrcal so še višje, plasti lahko v povprečju od

ideala odstopajo le za delček premera atoma.

To tehniko obvladujejo na Fraunhoferjevem inštitutu za

material in tehnologijo žarčenja v Dresdnu.

Trik s plastnim zrcalom je za področje vidne svetlobe

iznašla narava: nočna sipa Euprymna scolopesz ogledalci iz odsevnih proteinov usmerja svetlobo

svetlečih bakterij navzdol in tako zaslepi pod seboj

lebdeče sovražnike s podobo zvezdnatega neba.

Ta primer biološke nanotehnologije so nedavno

odkrili na Univerzi na Havajih.

Rastrske sonde

Rastrske sonde kot oči za nanokozmos se zdijo

manj spektakularne, kot so v resnici, vendar

pa je bila za razvoj predhodnika vseh rastrskih

sond, rastrski tunelski mikroskop, podeljena Nobelova

nagrada. V rastrskih sondah vodijo piezo kristali rahlo

zamaknjene tipalne konice vedno znova čez predmet

njihovega zanimanja, recimo čez polja atomov.

Premikanje je neznatno, razdalja med konico in poljem

atomov je večinoma manjša od premera atoma. Pri tem

se zgodi naslednje: včasih teče tok, včasih se zaznajo

majhna magnetna polja. Računalniki prikažejo meritve

grafično na površini, nastane slika, ki je glede na merilni

princip natančna do atoma in boljša.

Nanotehnologija v vesolju:Zrcala evropskega

rentgenskega teleskopa„Newton“ so v povprečju

zglajena na 0,4 nanometrain lahko razločijo

rentgenskežarke v Andromedini

galaksiji.

„Quantum Corral“ Dona Eiglerja, IBM. Valovi v notranjostiodsevajo verjetnost srečanja elektrona.

Znanstvena senzacija:blisk gama žarkov

vžge obroče v oblakumedzvezdnega prahu.

Oči za nanokozmos

17

Še posebej prefinjen je mikroskop na atomsko silo.

Ta naprava zazna neznatne sile, ki jih atomi v polju

atomov izvajajo na najbolj sprednji atom tipalne

konice.

Proces lahko celo seže v ovojnice elektronov

posameznih atomov – odkrivanje skrivnosti na

najskrajnejši ravni. Trenutni svetovni rekord

v reševanju tovrstnih problemov ima Univerza

v Augsburgu.

Klasična konicarastrskega tunelskegamikroskopa(shematsko).

S „kapacitivnimi“ sondamije mogoče upodobiti tudi

postopke preklapljanja načipu.

Kristal iz kalijevega bromidaz atomskimi terasami. Podobno izgledasol na jajcu, ki ste si ga pripravili zazajtrk.

Bližnji posnetek silicija,obris gostote elektronovv mikroskopu na atomsko silo.

Upognjeno večplastno zrcaloza zmogljivo rentgensko analizo.

Mikroskop na atomskosilo: odklon odjemne iglese z laserskim žarkom prenaša na fotocelico.

„Euprymna scolopes“ zmede svoje sovražnikez večplastnimi svetlobnimi zrcali iz odsevnih proteinov.Svetlobo dovajajo svetleče bakterije.

Sprednji atom tipalne koniceoddaja dva elektronska oblačka,orbite, kot je opisano v učbenikih.

17

18

Sodobni čipi imajo strukture, manjše od valovne dolžine

litografske svetlobe, zato se uporabljajo KrF laserji

z valovno dolžino 193 nanometra za ustvarjanje

strukturnih širin 130 in kmalu tudi 90 nanometrov, kar

je mogoče z vrsto subtilnih optičnih trikov, kot sta

„optical proximity correction“ in „phase shifting“.

Trenutno se polagajo temelji za ekstremno

ultravijolično litografijo, EUV litografijo, ki uporablja

valovno dolžino 13 nanometrov in naj bi omogočala

strukture širine zgolj 35 nanometrov v siliciju. Zahteve

za maskirni material so ekstremne, tako se deset

centimetrov dolga plošča pri segrevanju za eno stopinjo

Celzija lahko raztegne le za nekaj desetin nanometra,

torej le za nekaj premerov atoma. Tudi zahtevana

ravnost nekaj premerov atoma leži na meji načelne

izvedljivosti.

Litografija

Vsvetu računalnikov je litografija tehnika

strukturiranja računalniških čipov s pomočjo

svetlobe. Pri tem se močno zloščena površina

polprevodnega materiala, silicijeva rezina, prevleče

z zaščitnim lakom, občutljivim na svetlobo, na katerem

je upodobljena podoba strukture. Razvoj zaščitnega

laka odkrije osvetljena (ali neosvetljena) mesta rezine,

ki nato s procesi, kot so jedkanje, implantacija tujih

atomov in izločanje, dobijo zaželene električne

lastnosti. S ponovitvijo procesa z vedno novimi

strukturnimi slikami, maskami, v končni fazi nastanejo

najkompleksnejše tvorbe, ki jih je proizvedel človek:

visoko integrirana vezja, čipi. Medtem pa se je gostota

tranzistorjev tako povečala, da konica svinčnika za sabo

pusti pol milijona in več tranzistorjev.

Proces litografije:čip je tridimenzionalna tvorba, pri kateri se vsi elementipreklapljanja urejajo na posamezni ravnini.Sodoben, visoko zmogljiv čip potrebuje 25 do 30 takšnih ravnin,od katerih vsaka zahteva svojo litografsko masko.Strukture maske so na rezini upodobljene s pomočjo svetlobe insistema leč „waferstepperja“ (stroj za koračno obdelavo rezin),podobnega diaprojektorju. Vsaka nova maska sestave prinaša načip nove funkcionalnost in zvišuje njegovo kompleksnost.

Pisalni priborIn

stru

men

ti

inpo

stop

ki

19

Nastanek elektronskega mesta Dresden je zgodba o uspehunemškega spodbujanja raziskav. V regiji je nastalo okoli16 000 delovnih mest, ki imajo močan učinek na širjenjeinovacij za celotno nemško gospodarstvo. V projektih, ki jih jepodprlo nemško ministrstvo za raziskovanje (BMBF), je44 partnerjev iz industrije in državnih raziskovalnih ustanov,med njimi je bilo 21 srednje velikih podjetij, razvilo standardza prihodnjo uporabo 300-milimetrskih rezin, plošč izsilicijevega kristala, pri proizvodnji visoko kompleksnihintegriranih vezij. Pri tem ima ključno vlogo Center zatehnologijo maske v Dresdnu, v katerem se razvijajo sredstvaza strukturiranje prihodnjih nanoelektronskih čipov.

Nano-žig za srednje velika podjetja

Kdor pomisli na nanoelektroniko, ima pred

očmi objekte, vredne več milijonov, milijard

evrov, ki nato zaradi velikih količin

proizvodnje ponujajo cenovno dosegljive izdelke.

Obstajajo pa tudi poti v nanokozmos, ki so dosegljive

srednje velikim podjetjem. Metode se na prvi pogled

zdijo arhaične; pri postopku UV-nano-odtisa se na

primer nanostrukture dejansko mehansko vtiskajo

v premaz, ki prekriva elektronsko nosilno snov, na

primer silicij. Žig, ki vsebuje filigranske nanostrukture,

je izdelan iz kremenovega stekla, ki prepušča UV

svetlobo. Ko žig potopimo v premaz, na svetlobo

občutljiv premaz zaradi UV svetlobnega impulza

polimerizira, torej se strdi. Ko šablono potegnemo iz

premaza, se premazni relief stanjša. Sproščen silicij

lahko nato po želji oblikujemo; z večkratnim

ponavljanjem procesa z vedno drugim žigom na koncu

nastane kompleksna struktura čipa s tranzistorji, vezji

itd. V laboratorijskih poskusih so že dosegli minimalne

velikosti struktur 10 nanometrov. Proces ni omejen na

elektronske elemente, uporabljati ga je mogoče tudi na

Z žigi v nanokozmos: Na inštitutu za polprevodnoelektroniko (IHT) RWTH v Aachnu so z mehanskimi/optičnimimetodami že mogoče strukturne širine čipov v velikosti80 nanometrov.Uporaba: majhne serije visoko kompleksnih vezij.

Un prototype desystŹme répéteur parEUV pour laproduction des futuresgénérations de puces.

Zerodur za litografskemaske. Posebna keramikaostaja oblikovno stabilnacelo v nanometrskemmerilu.

kovini ali plastiki. Proces bi lahko pripeljal tudi do

laboratorija na čipu. Stroški za napravo za UV-nano-žig

so trenutno ocenjeni na manj kot milijon evrov, kar je le

delček cene ustrezne opreme v sodobni konvencionalni

tovarni čipov. Vendar pa UV-nano-žig ne bo prinesel

cenejših izdelkov, saj je proizvodnja precej manjša.

Za posebne mini serije – kjer je „mini“ izmerjen

v primerjavi z obsežnimi serijami proizvajalcev – bi

lahko UV-nano-žig postal sredstvo izbire.

20

Rentgenski laser XFEL – močnejša

svetloba za nanotehnologijo

Če bo šlo vse po načrtu, bo leta 2012 nekaj

milijard elektronov doživelo nekaj zelo

razburljivega. Začenši na lokaciji DESY

v Hamburg-Bahrenfeldu jih bo superprevoden

pospeševalnik elektronov pospešil do zelo visoke

energije, čez 3,3 kilometre pa jih bodo magneti

sistematično iztirili s proge v vijugasto črto. Pri tem bo

nastalo kratkovalovno rentgensko sevanje prav posebne

vrste: lasersko sevanje. To sevanje bo najpomembnejše

od vseh, s katerimi so se kdaj koli ukvarjali

znanstveniki. Strukturo posamezne (!)

biomolekule bo mogoče določiti z eno samo

potezo. Za trenutno dosegljive vire

rentgenskega sevanja so potrebni dobro

grajeni kristali biomolekule, kar pa

pogosto ni izvedljivo.

Kvantni učinki

Na Univerzi Ludwiga Maximiliana v Münchnu

snov rutinirano ženejo v nanotehnološke

skrajnosti, v katerih je mogoče spoznati njene

nenavadne lastnosti. Če na primer paro iz več sto

tisočih atomov rubidija ohladimo na milijoninko

stopinje nad absolutno ničlo (–273 °C) in jo

z magnetnim poljem stisnemo skupaj, se atomi zberejo

skupaj v tako imenovanem„Bose-Einstein kondenzatu“.

Znotraj kondenzata atomi tvorijo enoto, ki je kot

skupina vojakov, ki korakajo. Iz takšnega bloka lahko

kvantni optiki v Münchnu ustvarijo

tridimenzionalen preplet iz stoječih

laserskih valov in z njim

manipulirajo, na primer svetlobne

pasti naredijo tako močne, da se

enotnost bloka razbije v „Mottov

kondenzat“. Za to so jim leta 2001

podelili Nobelovo nagrado za fiziko.

Zakaj? Raziskava te vrste napolni kvantno

teorijo z življenjem, ta pa ima v

nanokozmosu glavno besedo. Kdor kvantno

teorijo popolnoma razume, lahko na primer

razvije natančnejše časovne standarde.

Natančnejše ure bi lahko pomagale pospešiti

prenos podatkov na internetu – dozdevno

ezoterično raziskovanje se torej izplača.

„Mottov kondenzat“ – eksotična snov za ultranatančno merjenje časa.

Superprevodni elementi zapospeševanje elektronov.

Spodbude za znanost

Konvencionalni spektrometer za analizo rentgenske strukture.Takšnim instrumentom znanost dolguje velik del svojegaznanja o nanokozmosu.

Podzemno dirkališče za hitre elektrone.

Inst

rum

enti in

post

opki

21

Femtosekundno (10-15) kratki bliski rentgenskihlaserjev omogočajo spremljanje in razumevanje natančnega potekakemijske reakcije – reakcije, ki se bodo uporabljale na primer v optoelektroniki, fotovoltiki ali v sončnih celicah – najfinejšananotehnologija.

Prosto elektronski laser v nastajanju.

Tako bo izgledala pot pospeševanjaelektronov pod zemljo.

Rentgenski bliski so tako kratki, da bo mogoče pravilno

posneti različne stadije premikanja molekule. Kar se pri

drugih metodah pokaže kot medel vrtinčast veter, pod

rentgenskim laserjem dobi prepoznavno obliko.

Skrivnosti trenja je mogoče razvozlati. Kako pride do

trenja, določajo skupine samo nekaj sto atomov

v nanometrskem merilu.

Posebnosti posameznih grozdov, kopičenj nekaj sto

atomov, je z XFEL mogoče bolje raziskovati kot

s katerim koli drugim instrumentom. Na kratko:

znanost in tehnika bosta z najmočnejšim evropskim

projektom na področju nanotehnologije dobili močan

zagon. Načrtovani skupni stroški v višini 684 milijonov

evrov (za leto 2003) se bodo najverjetneje izplačali.

Ne samo na ravni čistega znanja, temveč tudi v čisto

denarnem smislu.

22

Sol-gel – ključni postopki za nove

materiale

Omaka Bearnaise je bila tako poimenovana

v čast Henrika IV, francoskega kralja, ker je

le-ta prihajal iz kraja Bearn. Recept lahko

najdete med drugim na naslovu

www.weltderphysik.de/themen/stoffe/magazin/materie,

ker je omaka lep (in zelo okusen) primer koloidnega

sistema. O koloidu govorimo, ko veliko kapljic neke

substance stabilno lebdi v drugi substanci. Pri omaki

Bearnaise plavajo ocetne kapljice v masleni maščobi.

Sol-gel za kralja:Omaka Bearnaise v čast Henrika IV

Francoskega.

Oblikovanje materiala v nanometrskem meriluIn

stru

men

ti

inpo

stop

ki

Kreme in premazne barve so prav tako koloidi.

S tehniko sol-gel vodijo koloidi naravnost do visoke

tehnologije. Pri tehniki sol-gel se iz topnih spojin

proizvaja (večinoma koloidna) sol, na primer silicij, pri

čemer kapljice silicija plavajo v nosilni tekočini. Če le-te

recimo poškropimo na pločevino in jih segrejemo,

nosilna tekočina izgine in kapljice silicija ustvarijo

mrežo, strdijo se. Na koncu strjena mreža postane trda

keramična plast. Pločevina je zaščitena pred rjo in

praskami.

Tehnika sol-gel obstaja v več sto različicah za številne

substance. Želirane soli se oblikujejo v niti, ki – žgane –

mutirajo v keramična vlakna. Iz soli je mogoče

proizvesti praške v nanometrskem merilu, ki se

s keramičnimi telesi sprimejo lažje in pri nižjih

temperaturah kot konvencionalni praški in ki vzdržijo

najvišje pritiske in temperature.

Tehnika sol-gel je primerna tudi za proizvodnjo

rafiniranih optičnih komponent, kot so optična vlakna,

podvojevalniki frekvenc ter polja mikroleč in tako

naprej. Ta vrsta nanotehnologije obljublja nič manj kot

revolucijo v tehnologiji materialov.

Topilo za gel je v določenih okoliščinah mogoče

odstraniti tako, da gel ohrani svoj zunanji volumen.

Tako dobimo visoko porozen material, ki ima zelo

majhno gostoto, aerogel.

V formi za najmanjšedelce: reaktor za so-

gel delce.

23

Aerogeli

Aerogeli so del vsakdana, že od nekdaj jih

najdemo pri peku pod imenom „poljubčki“.

To je sladkan, spenjen in nato spečen beljak.

Pomena imena „poljubčki“ se zavemo, ko slaščico

vzamemo v roke in začutimo, kako se prsti otoplijo.

Razlog za to je, da je zrak pri poljubčku zaprt

v mikroskopsko majhnih mehurčkih. Zaradi tega ne

more krožiti ali menjati toplote. Poljubček je toplotni

izolator, kot stiropor. Podobno zgrajeni aerogeli iz

spenjenega stekla so prav tako prvovrstni toplotni

izolatorji.

Beljak je brezbarven, toda poljubček je bel. Razlog za

to je v razdelitvi spenjenega beljaka v mikrometrske

mehurčke. V tako majhnih strukturah se svetloba lomi

v vseh barvah, vsota tega pa je bela barva.

V nanometrsko majhnih porah se svetloba ne lomi več.

Skozi peno iz steklenega materiala z nanometrskimi

porami lahko vidimo ravno tako čisto kot skozi

običajno okensko steklo. Dvojne šipe, napolnjene

s takšno peno, so dobro okensko steklo z odlično

toplotno izolacijo.

Ker so takšne pene skoraj samo iz zraka, jih imenujemo

aerogeli. Oznaka „gel“ izhaja iz procesa izdelave: vodni

raztopini ustreznega materiala se doda katalizator, ki

omogoča nastanek majhnih votlih kroglic s tankimi

stenami, ki tvorijo verige in nato skupine verig, tj. gel.

S sušenjem nato nastane peresno lahek aerogel.

Aerogel z do sedaj najdaljšim potovanjem se nahaja

v analizatorju prahu CIDA podjetja Hoerner & Sulger

GmbH, ki je januarja 2004 po petih letih potovanja in

poti, dolgi 3,22 milijard kilometrov, ulovil prah kometa

„Wild 2“.

Material, ki je prepreden z veliko mehurčki, ima veliko

notranjo površino. Največjo možno površino,

neskončno, ima Mengerjeva spužva, pri čemer je njen

volumen ničen. Spužva obstaja le v glavah matematikov.

Realna notranja površina aerogelov je prav tako dovolj

velika, da dopušča presenetljive učinke. Tako notranja

površina aerogela iz ogljika, velikega kot sladkorna

kocka, meri 2 000 kvadratnih metrov. Ta in druge

lastnosti zagotavljajo aerogelom iz ogljika zagotovljeno

mesto v energijskih tehnologijah prihodnosti. Iz njih je

mogoče narediti kondenzatorje z do 2 500 faradi, ki so

primerni kot akumulatorji energije za največje potrebe

po energiji, recimo v avtomobilu na električni pogon.

Genialna pena bo omogočila tudi boljše litijske baterije,

nove gorivne celice itd. Le redko kdaj je nekaj tako

majhnega pokazalo takšen potencial. Kako značilno za

nanotehnologijo!

Dvojno steklo, napolnjeno z aerogelom, preprečuje izgubo toplote.

Aerogel kot znanstvenilovilec prahu.Vpadajoči delci sovarno ujetiv stopljeni masiaerogela.

Aerogel je obiskalkomet „Wild 2“.

Mengerjevo spužvomatematikiuporabljajo kot„univerzalno krivuljo“.Nastane, ko spodajprikazanpostopek neskončnokratponovimo.

24

Nanotehnologija v družbi Omreženi svet: nanoelektronika

Od prenosnika v studiu do studiev v prenosniku – stanje tehnike

valov in žvižganju trave na sipini – v prenosnem

računalniku. (Drugi pionirji letenja, kot Nemec Gustav

Weißkopf, so že leta 1901 ropotali skozi zrak, vendar

svojih iznajdb niso znali narediti uporabnih.)

Še pred dvajsetimi leti bi bilo to dejanje za

posameznika predrago, potrebna bi bila več ton težka

oprema. Danes zadostujejo prenosni računalnik, manjša

pisalna miza in nekaj ur časa. Enciklopedija je svoj

prostor našla na DVD-ju, ki nadomešča 30 debelih

knjig in je neprimerno bolj udobna za hitro iskanje kot

njena papirnata različica. Zvočni program je

popolnoma nematerialen, zasidran na trdem disku in

s številnih virtualnih stojal ponuja brezmejne učinke.

Razvoj sodobnega računalnika je sprožil val

dematerializacije, katerega posledica bo zmanjšanje

porabe energije. Znižanje cen strojne in programske

opreme je nepremožnim kreativnim ljudem v roke

položilo sanjska proizvodna sredstva.

V prihodnosti bo knjižnica na dosegu roke nekaj

povsem običajnega, prav tako tudi interaktivna mobilna

komunikacija.

Naloga: štiri in pol minute radijskega

predvajanja o prvem poletu bratov Wright

z motornim letalom, z nekaj atmosfere. Kaj

naredi radijski pisec, ki je s srcem pri

stvari? Najprej si ogleda kraj dogodka.

Virtualen globus kaže, da Kitty Hawk

leži na nekaj kilometrov širokem pasu

zemlje ob severnem Atlaniku, tik ob

Kill Devil Hills, torej bi brata Wright

lahko bila slišala butanje valov. To je

mogoče najti v arhivu zvoka, prav tako

tudi togo sapo ob prvem poletu,

o kateri piše Encyclopaedia Britannica,

skupaj s šumenjem trave na sipinah.

Motor se je vrtel s 1 200 obrati na minuto, v arhivu

zvoka najdemo oldtimerja znamke Chrysler, ki lepo

zamolklo brni. Spektroskop v zvočnem programu

kaže verjetne frekvence, zaenkrat vse v redu. Prvi

polet je trajal dvanajst sekund, izbrana je pasaža, kjer

zvok na koncu pri letu mimo zaradi Dopplerjevega

efekta zamre. Vse to je v zvočnem programu drug na

drugega položeno na različne sledi. Letalo leti z leve

proti desni, to je mogoče nastaviti s panoramskimi

krivuljami. Zvok motorja narašča in upada, to je

mogoče nastaviti z zvočnimi krivuljami. In nato

Orville Wright s Flyer One zelo prepričljivo poleti nad

Kill Devil Hills, kot 17. decembra 1903, ob butanju

Go nano! Prihajajoča leta

Tranzistorska tehnika, ki se danes uporablja

v računalniških procesorjih, se imenuje CMOS

(po Complementary Meta Oxide

Semiconductor). Med drugim so jo razvili za prve

elektronske ročne ure, saj je porabila veliko manj

energije kot njeni predhodniki. Od 70. let prejšnjega

stoletja so strokovnjaki napovedovali, da bo tehnika

meje razvoja dosegla v desetih do petnajstih letih. Tako

pravijo še danes. Tokrat pa ima industrija elektronike

prepričljiv razlog za prekinitev tradicije, namreč

nenehnega zmanjševanja njenih struktur: na poti

v mikrokozmos postaja zrnatost snovi, njena atomska

zgradba, vidna. Elektronske ovojnice atomov so

najmanjši osnovni gradniki, ki se v normalnih

okoliščinah sestavijo v vzdržljive tehnične strukture.

Bistvena meja je torej v vidu. Proga prevodnika ne

more biti tanjša od atoma.

Tehnologija CMOS ima seveda že dolgo postavljene

meje, ki se včasih zdijo nenavadne. Tako so vezja, ki

povezujejo tranzistorje čipa, že tako majhna, da bi bili

atomi aluminija nestabilni. Tako bi jih tok elektronov

odplaknil kot prod v potoku: strokovni izraz za ta pojav

je „elektro migracija“. Uspešna rešitev: bakrena vezja, ki

so še boljši prevodniki, saj pospešijo pretok signala na

čipu. Vezja so zdaj že tako stisnjena skupaj, da nastane

otipljiva kapaciteta kot pri kondenzatorju. Če tega

učinka pri oblikovanju čipa ne bi upoštevali, bi lahko

čip padel iz ravnotežja.

Določene strukture tranzistorjev čipa bodo postopoma

manjše od dvajsetih nanometrov. Tukaj pride na vrsto

kvantna teorija, učinkovati začne tunelski efekt: če

tečejo tokovi v večjih tranzistorjih, kjer do tega sploh

ne bi smelo priti – začne elektronski sistem zapornic

prepuščati. Tokovi so sicer neznatni, vendar pri več

milijonih tranzistorjev nastanejo znatne izgube,

procesor se močno segreje. Poleg tega nenadzorovani

naboji povzročijo logične napake, ki so lahko usodne.

Pri zelo majhnih strukturah postane – kot to opisuje

kvantna teorija – valovna karakteristika elektrona

vidna. Mnogi znanstveniki vidijo to okoliščino kot

priložnost za razvoj povsem nove vrste elektronike, ki

bo morda proizvedla kvantni računalnik, ki bi lahko

odprl nova matematična vesolja.

Televizijski studio na nohtu:multimedijski čip s kontrolorjem za nadzor prikazovalnikaz visoko resolucijo,ki porabi toliko energijekot žepna svetilka.

64-bitni procesor AMD za osebne računalnike s 106 milijoni tranzistorjiv 130-nanometrski tehnologiji.

25

26

Moorov zakon je dosegel svoje meje

Že leta 1965 je Gordon

Moore, soustanovitelj

podjetja Intel, ugotovil,

da se zmogljivost mikročipov

vsakih 18 mesecev podvoji.

Ta „zakon“ zdaj pod vprašaj

postavlja zelo človeški problem.

Medtem ko se letno število

tranzistorjev na čipu poveča za

okoli 50 odstotkov, pa

proizvodnja čipov, tako tožijo

analitiki, na letni ravni poraste le

za 20 odstotkov. Industrija je to

težavo poskušala rešiti

z nenehnim povečevanjem

števila oblikovalskih ekip.

Te ekipe zdaj štejejo med 250 in

300 oblikovalci, kar pa presega

meje vodljivosti.

Nenehni rasti nasprotuje tudi drugi Moorov zakon, ki

pravi, da je zmanjšanje struktur povezano s podražitvijo

proizvodnih obratov. Dokler bodo te omejitve trajno

ovirale razvoj, bo nanotehnologija še naprej zavzemala

pomembno mesto v nanoelektroniki. Že danes imajo

aktualne CPE najmanjše strukture v velikosti 100 nm in

več kot 100 milijonov tranzistorjev. Če človek verjame

načrtu industrije polprevodnikov, katere napovedi

Nan

oteh

nolo

gija v

druž

bi

temeljijo na realnem tehničnem razvoju, potem nas

v nekaj letih čakajo 45-nanometrske strukture (2010),

ki nam bodo naklonile več kot milijardo tranzistorjev

na čipu. To nam bo dalo možnosti uporabe, o kakršnih

lahko danes le sanjamo.

Atomi mangana nasrebru, na UniverziChristiana Albrechta v Kielu. Elektroni, ujeti v kletki atomovmangana, tvorijo vzorce porazdelitve, ki soodvisni od uporabljeneelektrične napetosti.Takšni učinki bodopomembni zaelektroniko prihodnosti.

Omreženi svet: nanoelektronika

Majhen silicijevotoček nasilicijevem

kristalu se pri450 stopinjah

počasi raztopi.Poznavanje

takšnih postopkov je

pomembno za kakovost

tankih plasti.

27

Pomnilnik z menjavo faz

(Phase Change RAM)

Današnji pomnilniki podatkov temeljijo na

različnih tehnologijah z določenimi

prednostmi in slabostmi. Magnetno mehanski

trdi disk ima zelo veliko spominsko gostoto in podatke

shranjuje tudi brez nenehnega električnega napajanja,

vendar je zelo počasen. DRAM je hiter, vendar pa brez

nenehnega „osveževanja“ v obliki pulzov električnega

toka pozablja podatke. Bliskovni pomnilniki, ki jih

najdemo na primer v MP3 predvajalnikih, mobilnih

telefonih in kamerah, ohranijo podatke tudi brez

električnega napajanja, vendar niso tako hitri kot

DRAM in omogočajo le do okoli milijon vpisov.

Prihodnja nanotehnološka koncepta shranjevanja, ki

obljubljata zgoraj navedene prednosti – velika

spominska gostota, hitrost, ohranitev podatkov brez

električnega napajanja in dolga življenjska doba – sta iz

današnjega vidika MRAM (Magnetic Random Access

Memory) in v nadaljevanju opisan Phase Change

RAM.

Trdne substance se pojavijo v dveh ekstremnih stanjih:

pri kristalnem so atomi strogo razporejeni kot smreke

v urejenem gozdu, pri amorfnem pa so atomi neurejeno

razporejeni. Amorfna snov je steklo, kot recimo

kremenovo steklo; enaka snov, silicijev dioksid, je

v trgovini z minerali na voljo tudi v kristalni obliki, kot

kremena strela. Za kristalno in amorfno stanje bomo

v prihodnosti slišali še velikokrat, saj bosta verjetno

določala množično shranjevanje prihodnosti. Nekatere

trdne snovi je mogoče bolj ali manj brez težav pretvoriti

iz amorfnega v kristalno stanje; ta sprememba faze

snovi, dosežena večinoma z učinkom toplote, je

v shranjevalnih medijih zelo uporabna. Ko na primer na

prepisljiv DVD shranite podatke, poseben premaz na

DVD-ju zaradi toplotnega šoka laserskega impulza

lokalno spremeni svojo fazo iz „kristalne“ v „amorfno“

in s tem spremeni svoje lastnosti odbijanja, tako da je

mogoče zapisati berljiv bitni vzorec. Daljše in močnejše

delovanje laserja amorfna mesta ponovno spremeni

v kristalna in tako lahko na DVD ponovno zapišemo

podatke.

Materiale, ki spreminjajo fazo, zelo verjetno čaka dolga

kariera v elektronskih pomnilnikih, v Phase Change

RAM-u. Sprememba faze v tem primeru ne bo optična,

temveč elektronska. Kratki električni impulzi

spremenijo material v amorfno stanje z velikim

električnim uporom, daljši impulzi pa stanje z manjšim

uporom zopet naredijo kristalno. Za branje podatkov

bo zahtevan upor spominskih elementov.

S Phase Change RAM-om naj bi bile omogočene

spominske gostote, ki bodo omogočale shranjevanje

enega terabita na površino poštne znamke – deset ur

nekompresiranega videa z najboljšo kakovostjo.

Prenosniki s to tehnologijo bi torej ponovno začeli tam,

kjer je njihov lastnik končal – zagon ne bi bil več

potreben.

Desno: s tokom in z njim povezanimi toplotnimiimpulzi različnih dolžinje mogoče plasti PhaseChangea (PC -Layer)za bitno shranjevanje,spreminjati iz amorfnegastanja v kristalno inobratno.Patentiran design IHT-jaRWTH Aachenomogoča hitroshranjevanjez nizko porabo energije.

Levo: dejanska izvedbaPhase Change RAM-a.

28

Naprej s 3D – čipi rastejo v višave

Nebotičniki so bili na tesnem ozemlju

Manhattna ekonomska rešitev, ko so želeli

zadostiti potrebi po novih pisarnah in

stanovanjih. Seveda so tudi oblikovalci čipov že zgodaj

pomislili na tretjo dimenzijo, vendar so poskusi

spodleteli zaradi vrste nevšečnosti.

Pot do tretje dimenzije je morda našel Infineon AG iz

Münchna. Uspelo jim je namreč načrtno razviti

ogljikove nanocevke, CNT, na rezinah – silicijevih

ploščicah, na katerih so nameščeni računalniški čipi.

Ogljikove nanocevke so prvovrstni prevodniki, ne

proizvajajo veliko odpadne toplote in jih je mogoče

uporabiti kot mehansko obremenljive povezave, VIA,

med različnimi žičnimi ravnmi čipa. Raziskovalci

Infineona menijo, da je dolgoročno gledano

z oglikovimi nanocevmi mogoče doseči pravo 3D

tehnologijo za čipe, zlasti, ker bi CNT, ki so odlični

toplotni prevodniki, iz notranjosti 3D čipa lahko

odvajali toploto.

Omreženi svet: nanoelektronika

Najsodobnejša umetnost:eksperimentalne strukture zaSpintronic RAM.

Namenska rastogljikovih

nanocevk na vnaprejdoločenih mestih

silicijeveploščice

z mikroelektronskokompatibilnim

postopkom.

10 μm

Nan

oteh

nolo

gija v

druž

bi

29

Spintronika – računanje z rotirajočimi

elektroni

Pravo revolucijo, ki bi Moorov zakon ponesla daleč

v prihodnost, bi lahko sprožili osnovni gradniki

spintronike, ki poleg električnih lastnosti elektronov

izrabljajo tudi njihove magnetne lastnosti, njihovo

rotiranje. Rotiranje elektronov se kaže kot kratek

magnetni trenutek, ki z ostalimi magnetnimi

okoliščinami kompleksno reagira in ga je zato mogoče

uporabiti za elektronske funkcije. Ta spintronika ali

magnetoelektronika se že uporablja v vsakdanu: novi

trdi diski imajo „Spin Valve“ – tenkoplastne bralne

glave, ki na podlagi velikega magnetnega upora

odkrijejo majhne magnetne domene in tako omogočijo

velike spominske gostote.

V MRAM-ih, magnetnih pomnilniških čipih, je

informacija shranjena na magnetnih plasteh. Razvoj je

zanimiv za nehlapne glavne pomnilnike in bi

dolgoročno gledano lahko vodil k zamenjavi mehansko

vodljivih trdih diskov.

Spintroniko prav tako omenjajo kot tehnologijo za

kvantni računalnik med drugim tudi na Univerzi

v Würzburgu.

Zapleteno kot kakšno mesto– jedkano bakrovo vezje čipa

(IBM) prikazano z rastrskimelektronskim mikroskopom.Sodobni čipi imajo do 9 ravnivezij.

Prstne vaje za kvantniračunalnik:„Aharonov-Bohmov interferometer“na Univerzi Ruhr v Bochumu, narejen z mikroskopom naatomsko silo.

S tunelom povezanekvantne žice – elektroniprečkajo pasaže, ki bibile v klasični teorijizaprte. Nanotehnološkieksperimenti so začeliprehitevati teorijo.

Posamezne organske molekulena siliciju. Posnetek rastrskegatunelskega mikroskopa z Univerze Ruhr v Bochmu.

Novi učinki za zmogljivetrde diske. Bralna glavauporablja velikanskimagnetni upor s polprevodnimelementom iz več kotdvajsetih plasti vnanometrskem merilu.

Magnetska sonda vrtilno polariziranegarastrskega tunelskega mokroskopa zaznamagnetne lastnosti posameznih atomov.

30

Nanotehnologija v vsakdanu prihodnosti

Če se bo nanotehnologija vključila v vsakdan,

se stvari na zunaj ne bodo bistveno

spremenile. Ljudje bodo še naprej radi sedeli

v uličnih barih, morda še raje kot zdaj. Kajti brnenje

motorjev z notranjim izgorevanjem sta zamenjala

brnenje in sikanje, zvok, ki ga slišimo, ko se zaprejo

vrata na vesoljski ladji Enterprise. Smrad izpušnih

plinov je zamenjal komaj zaznaven izpuh metanola, ki

poganja gorivne celice. Postrežba je zelo hitra:

z vtipkanjem želenega na elektronski jedilnik se že

kar mobilizira kuhinja. Račun se poravna tako, da

uporabnik približa svojo plačilno kartico znaku za

evro, ki je natisnjen v kotu jedilnika. Napitnina se še

vedno plačuje v gotovini, ker kovanci tako lepo

žvenkljajo, vendar so higiensko premazani

z antibakterijskimi nanodelci. Okna barov so postala

precej draga, ker opravljajo toliko funkcij – kar pa jih

posledično naredi ekonomska: odporna so na

umazanijo in praske, ob močni svetlobi potemnijo,

svetlobo spreminjajo v energijo in, na zahtevo,

zasvetijo kot ogromen zaslon. Zabavno je sedeti

v baru ali pred njim in v družbi gledati svetovna

prvenstva.

Zrela nanoelektronika ponuja naprave očarljive

elegance, kot recimo dlančnik PDA (Personal Digital

Assistant) v velikosti kreditne kartice (saj ne, da ne bi

mogli biti manjši, ampak človeške roke potrebujejo

nekaj oprijemljivega).

Naprava bi lahko bila motno črn monolit brez

razpoznavne strukture, črna barva zbira sončno

svetlobo in jo pretvori v energijo; bila bi odporna na

praske, prevlečena s kot las tanko diamantno plastjo,

spodaj bi imela tanko plast iz piezo keramike, ki zvok

pretvori v elektriko in obratno, tako da je omogočeno

govorno razumevanje. Seveda bi naprava obvladala

tudi prenos podatkov po svetlobi in radiu.

Termokromatsko stekloizravnava vpad svetlobe.

Barva iz nanodelcev zapreprečitev rje.

Čelada drži stik s svojim nosilcem.

Inteligentno oblačilomeri pulz in dihanje.

Okvir fulerenskih cevi jeperesno lahek in stabilen.

Kolk iz biokompatibilnihmaterialov.

Piezo blazine preprečujejonadležne tresljaje.

Gorivne celice dovajajo energijo zamobilnike in vozila.

Magnetne plasti za najmanjšepomnilnike.

Nan

oteh

nolo

gija v

druž

bi

31

Virtualna tipkovnica:sistem prepozna dotikna projicirano tipko inga opredeli kot pritiskna tipko.

„Fotokromatsko steklo“:svetlobna prepustnosttakšnih stekel jeelektronsko vodljiva –za pisarniške klimatskenaprave prihodnosti.

Nanodelci v nano raztopinahfluorescirajo na UV svetlobi,

drugače pa so popolnoma nevidni.Urejeno razporejene

v tekočinah je mogočenanašati s tehniko brizgalnega

tiskanja, ne da bi bilo potrebnospremeniti obliko in funkcijo

označenega predmeta.Nanopigmente je tako

mogoče uspešnouporabljati kot zaščito

pred ponarejanjem.

Materiali, prevlečeni z zaščito proti madežem.

Fotovoltaične folije svetlobopretvorijo v energijo.

OLED-i za zaslone.

Jedilnik iz elektronskelepenke.

Proti praskam zaščitena steklaz lotosovim učinkom.

Svetleče diode konkurirajožarnicam.

Nanocevi za nove zasloneza prenosnike.

Naprava bi z ravnim objektivom in visoko

resolucijskim čipom za pretvorbo slik lahko tudi

videla, na zahtevo bi zasvetila kot zaslon in bila bi

tako magnetofon, kamera, videorekorder, TV, mobilnik

in s pomočjo GPS-a orientacijska pomoč v enem,

v pariški kavarni bi na zahtevo prebrala jedilnik, ga

prevedla, obrazložila in želeno naročila v prijazni

francoščini ter nato še poravnala račun.

Seveda bi lahko prepoznala glas in prstne odtise

osebe, ki bi z njo ravnala, in se tako zavarovala pred

zlorabami.

32

Mobilnost

Nanotehnologija v avtomobilu

Vetrobranska stekla je mogoče narediti

odporna na praske s premazi, ki so narejeni

s pomočjo sol-gel tehnike in vsebujejo močne

delce v nanometrskem merilu. So popolnoma prozorna,

saj so nanodelci tako majhni, da svetlobe ne razpršijo.

To načelo že deluje pri steklih za očala, čeprav še ne

povsem. Avtolak bi lahko naredili s strukturo

lotosovega cveta, ki omogoča odstranjevanje umazanije

z odtekanjem.

Klimatski napravi avtomobila bi lahko

pomagalo vetrobransko steklo

s komponentami v nanometskem merilu

tako, da bi pod elektronskim vodenjem

včasih bolj, včasih manj odbijalo svetlobo

in toplotno sevanje. Takšna tehnika bi

v pisarniških prostorih lahko pomagala

privarčevati veliko energije.

Svetloba, ki jo potrebuje avtomobil, se že danes v veliki

meri proizvaja nanotehnološko: svetleče diode

kakovostnih zavornih luči imajo – kot vse svetleče

diode – prefinjene nanometrske plastne sisteme, ki

elektriko zelo učinkovito spreminjajo v svetlobo.

Dodatna prednost je, da svetleče diode elektriko, tako

se nam zdi, v trenutku pretvorijo v svetlobo, medtem ko

potrebujejo zavorne luči z žarnicami dlje časa. Razlika

lahko znaša nekaj metrov zavorne poti. Danes je

svetlobna moč svetlečih diod tako velika, da lahko

skupine diod delujejo kot zasenčene luči žarometov za

dnevno vožnjo.

Kot pri drugih napravah bo nanotehnologija tudi

v avtomobilu nadomestila kvantiteto s kvaliteto.

Prednost tehnologije je v tem, da je mogoče dobro

shajati z manj materiali, saj je tehnologija

usklajena z naravo.

Svetleče diode v semaforjih varčujejo s časom in energijo.Čas amortizacije je le eno leto.

Majhne strukture,dober pogled:

S pomočjo pravilnihmikroskopskih

struktur je mogočepreprečiti odbijanjesvetlobe na zaslonih

in steklih naavtomobilu.

Vzorec je oko vešče,ki želi ponoči videtikar največ, a hkrati

sama nočebiti videna.

Nan

oteh

nolo

gija v

druž

bi

33

Lak bi nanotehnološko lahko naredili celo kot sončno

celico (možnost, ki še ni uresničena). Energija sončnih

celic bi na parkirišču polnila akumulator – kar je že

mogoče s konvencionalnimi sončnimi celicami – ali pa

bi notranjost ohlajala s toplotno črpalko. Toplotna

črpalka bi bila lahko narejena iz polprevodnega

ABS in ESP pomagata v kritičnih situacijah na cesti,prihodnji sistemi se bodo nevarnosti izognili samodejno.

Organi za ravnotežje iz silicija: senzor za vrtenjeza stabilizacijo vozila.

Desno: elektronika za varnostvozila: pospeševalni senzor zasprednjo zračno blazino.

Šoba za vbrizg goriva za vozila na dizelskipogon. Prihodnji sistemi bodo imeli nekajdeset nanometrov debele, diamantompodobne plasti za zaščito pred obrabo.

nanotehnološkega plastnega sistema brez premičnih

delov. Če se, obratno, znatna odpadna toplota motorja

z notranjim izgorevanjem dovaja po takšnem

polprevodniku, zopet nastaja elektrika – glej tudi

„Termoelektrika“ ter „Energija in okolje“.

33

Bele svetleče diodeso postale takomočne, da jih bo v prihodnostimogoče uporabiti zadnevne luči nasprednjih žarometih.

Gorivne celice (glej str. 33) bodoavtomobile spremenile v okoljuprijazna prevozna sredstva. Če sebo vodikovo gorivo pridobivalo izobnovljivih virov energije, bo načipogona izjemno prijazen okolju.

34

Zlato kot katalizator

Nanotehnologija lahko tudi zlatu pomaga do

nove kariere. Medtem ko je „navadno“ zlato

kot katalizator daleč za platino, dajejo delci iz

zlata na poroznem nosilcu uporaben katalizator, ki že

pri hladnem zagonu dušikove okside in ogljikov

monoksid razgradi v neškodljive snovi. Poleg tega so

nanodelci zlata obetaven nov kandidat za katalizator za

gorivne celice.

Seveda bi ta napredek koristil tudi drugim prevoznim

sredstvom, ki niso povezana z avtomobili. Kolo bi

z nanotehnologijo pridobilo zelo veliko, predvsem

z gorivnimi in sončnimi celicami; nastalo bi „večno

vozilo“, ki bi ga po deželi neslišno poganjali svetloba,

zrak in voda, vse peresno lahko zaradi okvirja iz

ogljikovih nanovlaken, luči s svetlečimi diodami in še več.

Zlato proti vonjavam

Katalizatorji z nanodelci zlata se trenutno

testirajo kot preprečevalci vonjav. V majhnih

klimatskih napravah, kot so tiste

v avtomobilih, lahko odstranijo vonjave, ki jih ustvarijo

bakterije v sistemu. Na Japonskem so že dejavni

v straniščnih prostorih.

Nanotehnologija na počivališčih

Vozniki se lahko na počivališčih že srečajo vsaj

z mikrosistemsko tehniko. Pisoarji

v naprednejših straniščih imajo senzorje, ki

zadaj povezani elektroniki sporočijo vsako zvišanje

temperature, ob čemer se sprosti splakovanje.

Električno energijo, potrebno za ta proces, dovaja mini

vodna turbina. Sistema za razliko od naprav

z infrardečim senzorjem ni mogoče onesposobiti

z žvečilnim gumijem.

Nanotehnološki pisoarji delujejo preprosto in hkrati

prefinjeno: zaradi lotosovega učinka na stenah pisoarja

tekočina odteče, pronica skozi plast, ki preprečuje

neprijetne vonjave in izgine brez sledu – če je temu res

tako, bo morala pokazati dejanska uporaba. Takšna

tehnika je seveda zanimiva tudi za zasebna

gospodinjstva.

Parfumske kapsule v nanometrskem merilunaredijo usnje prijetno.

Nanodelci iz zlata za nove katalizatorje.

Pisoar na počivališčih z mikrosistemsko

tehniko, zaščiteno predvandalizmom.

„Lotosov učinek“v nanometrskem merilu

– premazi bodo šedodatno poenostavili

čiščenje in vzdrževanje.

MobilnostN

anot

ehno

logi

ja v dr

užbi

Gorivne celice – agregat za tisočprimerov uporabe

Gorivne celice so podobne baterijam: dovajajo

električno energijo. Toda medtem ko se

kemični inventar baterije slej ko

prej obrabi, se pri gorivni celici nenehno

dovaja energijsko bogata snov. Ta snov je

lahko čisti vodik ali plin ali tekočina, ki

vsebuje vodik, kot na primer zemeljski

plin ali olje oljne ogrščice. V zadnjih

primerih je vodik potrebno najprej

ločiti

v „reformatorju“, preden lahko

učinkuje v gorivni celici. Če se

vodik in kisik povežeta, se

elektroni iz vodika

preselijo

h kisiku. V gorivni celici

so ti elektroni prisiljeni v

zunanji električni krog, ki lahko

poganja motor ali podobno

napravo. Kot reakcijski produkt

nastane čista voda.

Gorivne celice imajo dober

izkoristek, ki je – odvisno od vrste –

zelo neodvisen od velikosti.

Proizvajajo se v veliko različicah.

Nanotehnologija lahko k tej

tehniki prispeva keramične folije,

nanostrukturirane površine in katalitično učinkovite

nanodelce.

V zadnjih letih so po vsem svetu za tehnologijo

gorivnih celic porabili 6–8 milijard dolarjev in ni

dvoma, da bo iz te tehnologije še nekaj nastalo.

Velikost teh tihih dobaviteljev električne energije bo

med poštno znamko in zabojnikom in se nikakor ne

bodo uporabljali le za avtomobile. Manjši

porabniki bi kot vir vodika lahko

uporabljali nevnetljiv metanol/vodno

mešanico, kar bi lahko kupili v trgovini.

Gorivna celica bi električnim motorjem

zopet pomagala osvojiti zmagovalne

stopničke (leta 1881 je v Parizu po

cestah prvič zapeljal električni

avtomobil).

Le električni motor ima 90 %

izkoristek, le ta motor

lahko obenem deluje kot

generator in le on lahko

kinetično energijo, na

primer pri zaviranju avtomobila,

ponovno pretvori

v električno energijo. Izjemno dobri

magnetni materiali novih električnih

motorjev so seveda prav tako

sestavljeni iz nanokristalov.

Kovinske „nanokocke“BASF-a lahko zaradinano poroznostishranijo velike količinevodika.

Gorivne celice sebodo uporabljale tudiv gospodinjstvih,hkrati bodo dovajaleelektriko in toploto.

36

Dnevna krema (že v uporabi) vsebuje nano kroglice iz

cinkovega oksida za zaščito pred UV žarki. Kroglice so

nevidne, ker so v nanometrskem merilu, krema torej ni

bele barve, temveč je povsem prozorna.

Vohuni na konici prsta

Znanotehnologijo, nanoelektroniko,

mikrosistemsko tehniko in ostalim bodo

mogoče zapletene naprave za analiziranje, ki

bodo dostopne tudi zasebnim gospodinjstvom. Za

analizo krvi bo v prihodnje zadostoval majhen zbodljaj

v prst. Je raven holesterola v redu? Je raven sladkorja

v mejah normale? Izsledke bi bilo mogoče po internetu

poslati v najbližji nanomedicinski center, kjer bi na

zahtevo opravili natančnejše raziskave ali pa

v mikroreaktorjih z nanobiotehnologijo zvarili ustrezno

zdravilo. Zdravilo v telesu prenaša nanodelce, ki so

prevlečeni tako, da se oprimejo le bolezenskega žarišča.

Popolna dostava zdravil. Zdravniki spremljajo ta razvoj

z velikim zanimanjem.

Lahko pa bi na zunanji strani imela senzor, ki bi

analiziral pot prijemajočega prsta in ugotovil,

ali primanjkuje kalcija in ostalih snovi, ki jih

lahko nadomestimo s „funkcionalno hrano“. Ali pa z

običajnim kozjim sirom – etiketa OLED (organska

svetleča dioda) na embalaži bo priporočila pravi vir.

Ogledalo v kopalnici je opremljeno z nanotehnologijo,

ne odseva samo podobe, temveč na zahtevo daje tudi

informacije. Pomarančnemu soku je nenaklonjeno, saj

je ta sok sladek, sladkor pa povzroča nastanek zobne

gnilobe. Zopet na pomoč priskoči nanotehnologija:

zobna pasta (že v uporabi) vsebuje kroglice v nano

velikosti iz apatita in proteina, naravnega zobnega

materiala, ki zobem pomaga pri obnavljanju (glej tudi

Biomineralizacija).

Zajtrk s posledicami leta 2020:

Je še kaj kave? Seveda. In pomarančnega soka? Jasno, vendar bi

embalaža lahko vsebovala nekaj posebnega, nekakšen „elektronski

jezik“, ki bi sok najprej poizkusil in tako preveril, ali je še užiten.

Slika zgoraj levo:folije z nanodelci

ohranijo živila dljesveža.

Slika zgorajdesno:inteligentna

embalaža stransponderjem

na polimerni podlagi.

Inteligentna okolica– ogledalo,opremljeno

z nanoelektroniko,daje napotke

za čiščenje zob.

ZdravjeN

anot

ehno

logi

ja v dr

užbi

37

Supramolekularne zdravilne kapsule

Dana zdravila bi lahko bila izredno prefinjena.

Nahajala bi se v supramolekularnih votlih

molekulah (v obdelavi), v nanometrskih

transportnih posodah, ki bi imele antene, na katerih bi

bila pritrjena protitelesa podobnih senzoričnih

proteinov. Ko le-te pridejo v stik s strukturami, ki so

značilne za agens, povzročitelja bolezni – ovojnice

rakavih celic, bakterije – se nanj usidrajo in pošljejo

signal votli molekuli, ki se nato odpre in sprosti svojo

vsebino. S takšno nanotehnologijo je mogoče zdravila

v visokih odmerkih dostaviti na bolezensko žarišče, ne

da bi pri tem obremenjevali druge dele organizma.

Magnetni delci za terapijo proti raku

Spodobnimi triki lahko tudi nanometrske

magnetne delce usmerimo na vir rakavih

obolenj, ki jih nato izmenično elektromagnetsko

polje segreje, zaradi česar lahko uničijo tumor.

Nanodelci lahko preidejo skozi filtrirni sistem,

imenovan „krvnomožganska pregrada“, in jih je tako

mogoče dovajati do možganskih tumorjev. Tako

imenovano MFH (Magnetic Fluid Hyperthermia –

terapijo proti raku na nanotehnološki osnovi) je razvila

delovna skupina pod vodstvom biologa Andreasa

Jordana. Klinične raziskave so že v teku.

Vrtljivi križi na čipu

Mikrosistemska tehnika in nanotehnologija: –

prehodi med njima so tekoči; – na

medicinskem področju se bosta izplačali

tako, da bosta zmanjšali obstoječe tehnike in jih

pocenili, nekatere tudi za več sto tisočkrat. To bo med

drugim veljalo za prefinjene naprave, ki analizirajo več

milijonov celic, recimo krvnih celic, z zmogljivostjo več

tisoč v sekundi in jih lahko žive razvrstijo. To lahko

poteka takole: krvi se dodajo protitelesa, ki se prilepijo

izključno na zadevne celice in hkrati nosijo barvilo, ki

fluorescentno zasveti na laserski svetlobi. V sortirniku

celic bi se celice, zaprte v kapljici, vodilo mimo takšnega

laserja; če se zazna fluorescentni signal, električna polja

Diagnostika prihodnosti.Vedno dražje metodebodoz nanotehnologijopostale dosegljive.

Rakave celice glioblastoma – možganskega tumorja –so se razširile vse domeje z zdravim tkivom s posebej prevlečenimi nanodelci iz magnetita.Če elektromagnetnopolje delce segreje,postane tumor dojemljivza nadaljnje zdravljenje.Odobritev te tehnike s strani medicine jepredvidena že za leto2005.

38

Majhen, ampakučinkovit.

„Lab-on-a-chip“,laboratorij na konici

prsta.

Z nanometrskimi praški jemogoče sintrirati popolna,

zanesljiva keramična telesa,na primer za vsadke.

vodijo kapljico in s tem celico v zbiralno posodo.

Ta tehnika je delno izposojena od brizgalnega

tiskalnika. Sortirniki celic so zelo prefinjene naprave,

v katerih so združeni mikromehanika, optika in

elektroni na najvišji ravni, in naprave so temu primerno

drage. Nanotehnologija bo kot vrtljivi križi velike

sortirnike zmanjšala na velikost poštne znamke in jih

morda celo naredila odstranljive. To bo zelo pospešilo

napredek v medicini.

Še bolj prefinjena nanotehnologija je predvidena za

laboratorij na čipu. Vodilni razvijalci se navdušujejo, da

bo na njem več milijonov nanonaprav, ki bodo pri

opravljanju nalog usklajeno sodelovale. Čipi bi bili

veliki nekaj kvadratnih centimetrov, ogromni

v primerjavi z nanonapravami.

Razlog za to je v tem, da morajo tekočine v notranjosti

čipov krožiti, saj v nanokozmosu postanejo goste kot

med in potrebujejo prostor za pretakanje. Laboratoriji

na čipu bodo revolucionirali biologijo, če bo

z nanolaboratorijem mogoče podrobno slediti temu, kar

se dogaja v posameznih celicah. Tako bi bilo mogoče

rekonstruirati nekakšen film, film življenja. In

znanstveniki se ne bi zadovoljili le z opazovanjem

celice, drezali bi vanjo in opazovali njene reakcije ter

tako razvozlali uganke življenja.

Nevroprotetika

Trenutno se na preizkušanje pripravlja zelo

zahtevna aplikacija za mikrosistemsko tehniko

in nanotehnologijo, prilagodljiv vsadek umetne

očesne mrežnice. Vsadek naj bi vrnil del vida obolelim

za retinitis pigmentoso, ki so zaradi bolezni oslepeli.

Sistem temelji na majhni kameri v okvirju očal, ki slike

okolice posreduje posebnemu prilagodljivemu

signalnemu procesorju.

Vsadek očesne mrežnice.

ZdravjeN

anot

ehno

logi

ja v dr

užbi

39

Iinteligentna obleka:integrirana elektronikapredvaja MP3 glasbo,vodi skozi mestoin nadzoruje pulz– dodana vrednost

na koži.

Roboti s sposobnostjovživljanja z Univerze v Oxfordu. Zadostujeza varovanje,toda od avtomatskihbolniških negovalcevse več pričakuje.

Slika desno: tankisilicijevi čipi nafleksibilnem nosilcu,npr. za inteligentneetikete, ki jih je mogočeintegrirati v embalažeživil ali v oblačila.

Slika levo: vezavaživčnih celic naelektrične kontakte.

Procesor slike brezžično prenaša v notranjost obolelega

očesa. Tam se nahaja prožna folija z miniaturiziranimi

elektrodami, ki ležijo na mrežnici in jo ustrezno

stimulirajo. Če bo razvoj uspešen, bo to prvi vmesnik

med uporabnikom in procesorjem za vid na svetu.

Veliko gluhim lahko že dolgo pomagamo s polževim

vsadkom. Z nanotehnologijo bo mogoče takšne proteze

nenehno izboljševati.

Oskrba na domu

Boljša prehrana in vedno bolj prefinjena

medicina omogočata, da vedno več ljudi

doseže visoko starost. Ta zelo zaželen razvoj pa

s sabo prinaša naravno slabost, da bo vedno več ljudi

potrebovalo pomoč. Delno jo bo lahko zagotavljala

nanoelektronika.

Vključevala bo v oblačila všito senzoriko in mini

računalnike, ki bodo omogočili nenehno nadzorovanje

zdravstvenega stanja starejših – pulz, dihanje, presnova.

Če se pojavijo motnje, tako imenovani „MediTelovnik“

o tem samodejno obvesti družinskega zdravnika ali

sorodnike. Lokacijo pacienta bo sporočil prav tako

v oblačilo všit GPS ali sistem Galileo (Galileo je

bodoča evropska različica GPS-a).

Samodejni bolniški negovalec

Stara Evropa“ ima do strojnih pomočnikov še

vedno precej nezaupljiv odnos, na Japonskem pa

so premikajoči se roboti tik pred serijsko

izdelavo. Mogoče je, da se bodo iz njih lahko ustvarili

bolniški negovalci za vsakdanjo uporabo, delo v tej

smeri namreč že poteka. Robotika se bo z nenehno

naraščajočimi računalniškimi storitvami

nanoelektronike spoprijemala brez težav in meja.

40

VEvropi se približno 10 odstotkov proizvedene

električne energije porabi za razsvetljavo.

LED-i, svetleče diode, sedaj prav tako

oddajajo belo svetlobo, torej lahko zamenjajo običajno

tehniko. Zamenjava bi omogočila precejšnje prihranke,

saj potrebujejo svetleče diode za enako količino

svetlobe okoli 50 odstotkov energije, ki jo potrebuje

navadna žarnica. Nemški Zvezni urad za okolje je

objavil, da bi na ta način pri razsvetljavi lahko

privarčevali 77 odstotkov.

V evropskih gospodinjstvih bodo več milijonov

televizijskih sprejemnikov s katodnimi cevmi zamenjali

sprejemniki z LCD zasloni oziroma dolgoročno tudi

z OLED tehnologijo. Obe tehnologiji imata potencial

za zmanjšanje porabe energije za 90 odstotkov. Svetleče

diode in organski polimeri (LED in OLED) bodo

izdelani nanotehnološko. Če vsako od več milijonov

gospodinjstev privarčuje nekaj kilovatov, dobimo

gigavate, kar je kapaciteta več večjih elektrarn.

Učinek gorivnih celic je mogoče z lahkoto in hitro

regulirati. Trenutno segospodinjstva opremljajo s prvimi

grelci na zemeljski plin z gorivnimi celicami, ki – glede

na nastavitev – proizvajajo tako toploto kot tudi

električno energijo. Če bo takšne grelce imelo več

milijonov gospodinjstev, bodo lahko ti grelci preko

električnega omrežja in interneta povezani z virtualnimi

elektrarnami – s teoretično največjo zmogljivostjo

100 gigavatov.

Za razliko od dosedanje zgodovine tehnike lahko nano-

tehnologija gospodarski razvoj povezuje z zmanjšano

porabo materialov.

Gospodarjenje ą la nano: več udobja z nižjimi materialnimi

stroški.

Revolucija učinkovitosti s svetlečimi diodami (LED).

Napoved podjetja ShellAG: Nanotehnologija je

za obnovljive vireenergije sredstvo izbire.

Energija in okoljeN

anot

ehno

logi

jav

druž

bi

Dolgoročno gledano bi lahko zemeljski plin zamenjali

z vodikom iz obnovljivih virov. Nanotehnologija za to

ponuja nove materiale in katalizatorje.

Keramične membrane z nanometrsko poroznostjo

igrajo vedno večjo vlogo pri pripravi tekočin, tudi pri

zagotavljanju čiste pitne vode. Bakterije in viruse bo

s takšnimi membranami mogoče enostavno filtrirati.

Zaradi nanotehnologije bo sončna energija postala

donosna stvar. Povezovalni polprevodniki iz indija,

galija in dušika so pokazali, da je izkoristek sončnih

celiclahko 50-odstoten. Vendar je izkoristek le eno od

meril, nanotehnologija bo poskrbela tudi za drastično

pocenitev sončnih zbiralnikov, s pomočjo teankoplastne

tehnologije ali s tehnologijo delcev. Laboratorijski

vzorci folij sončnih celic, izdelanih s tehnologijo

premaza, podobni tistim za LED in OLED,

s 30-gramskim materialom proizvedejo 100 vatov

električne energije. To radikalno zmanjšanje porabe

materiala je realiziral Solarion iz Leipziga.

Petodstotni izkoristek oglašujejo Siemensovi

raziskovalci za najnovejše organske sončne celice, ki jih

je mogoče natisniti na plastično folijo in ki naj bi bile

izjemno poceni. Fotoaktivna plast je debela le

100 nanometrov, trenutna življenjska doba znaša nekaj

tisoč ur sončne svetlobe. Prve izdelke s to tehnologijo

pričakujejo leta 2005.

Širok spekter:steklena fasada dvoranehotela Weggis ob jezeru Lucern ima 84 000Osramovih svetlečihdiod, ki jo osvetlijov vseh barvah mavrice.

OLED-i, organskesvetleče diode, se bodouporabljaliv veliko prihodnjihzaslonih.

42

Obstaja cela vrsta dolgo poznanih fizikalnih

učinkov, širši javnosti neopaznih, ki so v

tržnih nišah opravljali skromne naloge.

Na primer hladilna torba, ki jo priključimo na sistem

oskrbe z energijo v avtu, in potem zares dobro hladi.

V notranjosti nevidno deluje zapuščina Jean-Charlesa-

Athanse Peltiera, francoskega učenjaka, ki je leta 1834

odkril po njem imenovan učinek, ko tok elektrike skozi

kontaktni stik dveh različnih materialov na eni strani

proizvaja toploto, na drugi pa hlad. Trinajst let pred tem

je Nemec Thomas Johann Seebeck odkril obratni pojav,

pri katerem tok toplote skozi kontaktni stik dveh

različnih kovin proizvaja elektriko. Oba gospoda bosta

s pomočjo nanotehnologije zopet dosegla slavo, saj le-ta

omogoča nastanek novih materialov, zaradi

katerih imata oba pojava zelo dober

izkoristek.

Pri izdelavi takšnih materialov so zopet

pomembne naprave, s katerimi se

izdelujejo svetleče diode. Te naprave na en

nanometer debelo plast bizmutovega

telurida nanašajo pet nanometrov debelo

plast antimonovega telurida in ta proces

ponavljajo, dokler ne nastane polprevodna

folija, ki bi očarala gospoda Peltierja in

Seebecka: ko skozi folijo teče tok, postane

ena stran plasti vroča, druga pa hladna.

Folijo je mogoče zelo precizno

strukturirati, tako da je uporabna za

natančno hlajenje čipov ali pa lahko na

laboratoriju na čipu poganja majhne

Nanotehnologija bo veliko starim zamislim vdahnila novo

življenje, zamislim, ki bi sicer propadle zaradi

neučinkovitosti razpoložljivih materialov.

Sem spada zamisel o termoelektričnem pridobivanju

električne energije: elektrika iz toplote, toplota iz elektrike –

termoelektrika.

Kemijskamikroreakcijska

tehnologija zaučinkovito

izdelavo tudi najboljeksotičnih snovi.

Konvencionalnitermoelektričnimodul:polprevodniški blokipretvorijo tok toplotev električni tok.Nanostrukturepomagajo tehnologiji k boljšemu izkoristkuin tako odpirajo novetrge.

Energija in okoljeN

anot

ehno

logi

ja v dr

užbi

43

Aixtronovi reaktorji za raziskave (levo) in za doatoma natančno izdelavo tankih plasti iz povezovalnihpolprevodnikov (desno).

reakcijske posode, v katerih se s hitrim menjanjem

temperature pomnožujejo DNK. Mogoče je, da bo

drastično povečevanje izkoristka naredilo Peltierove

elemente za sredstvo izbire za celotno industrijo

hlajenja. Kdor pa razpolaga z ugodnimi viri toplote, kot

je geotermalna energija, lahko s takšnimi

termoelektričnimi plastmi proizvaja poceni elektriko.

Islandija bi lahko z elektrolitsko pridelanim vodikom

postala energijski krez.

V kemični industriji bodo lahko takšne tehnike velike

količine odpadne toplote pretvorile v elektriko – tiho,

komaj vidno in učinkovito – torej nanotehnološko.

Termofotovoltaika

Termoelektrika ni edina možnost za pretvarjanje

odvečne toplote v elektriko. Termofotovoltaika,

TPV, uporablja (nevidno) toplotno sevanje,

infrardeče sevanje, vročih predmetov. Nanotehnologija

se nahaja v strukturah

emitorjev, ki spekter

virov toplote

prilagodijo spektralni

občutljivosti

termofotovoltaičnih

celic.

Emitor iz volframa z nanostrukturiranopovršinoza prilagoditevinfrardečega spektra.

Svetloba svečezadostuje, datermofotovoltaične celice poganjajoradijski sprejemnik.

44

Junija 1979 je Bryan Allen z Gossamer Albatrosomna nožni pogon preletel Rokavski preliv in osvojil

100 000 funtov vredno Kremerjevo nagrado.

Peresno lahko konstrukcijo Gossamer Albatrosaoblikovalca Paula MacCreadyja so omogočili novi

materiali. Leta 1981 se je posrečil dolg let zgolj

s pomočjo sončne energije, vendar je bil SolarChallenger izjemno krhek.

Nagrade dajejo krila: na začetku 90. let prejšnjega

stoletja je mesto Ulm v spomin na nesrečnega

letalskega pionirja Albrechta Ludwiga („krojač iz

Ulma“) organiziralo tekmovanje v razvijanju

praktičnega letala na sončni pogon. Julija 1996 je

zmagovalec postalo jadralno letalo na motorni pogon

Icaré II, izdelek Univerze v Stuttgartu.

Kot nadomestilo za satelit je NASA izdelala poskusno

letalo HELIOS, ki ga podnevi poganja sončna energija,

ponoči pa ga v zraku drži agregat gorivnih celic

z možnostjo ponovnega polnjenja. Dosegljiva višina je

skoraj 30 kilometrov.

Leta 2003 so se v Švici srečali strokovnjaki za

termodinamiko, aerodinamiko, električne sisteme,

sestavljene materiale, fotovoltaiko, pretvorbo energije

in računalniško simuliranje – nanotehnologija je

prisotna skoraj na vseh teh področjih. Pogovarjali so se

o projektu, ki naj bi dal krila novim tehnologijam za

okolju prijazno prihodnost. Dobesedno dal krila: ta

ambiciozni projekt naj bi okrog leta 2009 okoli sveta

ponesel Bertranda Piccarda in Briana Jonesa, ki sta

z balonom svet obkrožila že leta 1999. Tokrat v letalu, ki

ga bo poganjala zgolj sončna energija. Potovanje bo

neprekinjeno!

Zaradi nenehnega izboljševanja tehnologije,

zdaj tudi v nanometrskem merilu, vedno

znova oživljajo stare zamisli, ki so bile prej

neizvedljive. Mednje spada tudi zamisel o

letenju s pomočjo sončne svetlobe.

Icaré II, jadralnoletalo na sončno

energijo,zmore enakeobremenitvekot običajno

jadralnoletalo in lahko vzleti z lastnim pogonom.

Zgoraj: na koncuneuradnegarekordnega

poleta iz Stuttgartado Jene.

Nanotehnologija za šport in prosti časN

anot

ehno

logi

jav

druž

bi

45

Projekt bi novim tehnologijam lahko dejansko zagotovil

zasluženo spoštovanje in pospešil izdelavo vrste novih

sredstev, kot recimo letal na sončni pogon, vodljivih

z računalniki, senzorji in GALILEO-m, ki bi v zrak

ponesla tudi novince – tiho in brez izpušnih plinov.

Nad oblaki je svoboda vendarle brezmejna. Po

mecklenburški jezerski plošči bodo morda drseli

katamarani na sončni pogon.

Jahta s pogonomna gorivne celiceMTU-ja iz Fiedrichshafnaob Bodenskem jezeru.Nanotehnologija lahkotakšnim vozilom pomagado večje elegance,možna so jadraiz prilagodljivih tekstilnihsončnih celic, ki pa morajobiti vsekakor temne barve.

„Zračni črv“ Univerze v Stuttgartu.Načrtovan je kot vmesnik za radijsko telefonijo.

Katamaran na sončni pogon podjetja Kopf Solardesign GmbH pluje sem ter tja po Hamburgu.

45

Kolesa z električnim pomožnim

pogonom (pedelec), bodo pomagala

starejšim, ki bi sicer utegnili imeti

težave, sesti na sedež. V mestih, ki

se zaradi hitre industrializacije

dušijo v oblakih izpušnih plinov,

spodbujajo majhna električna

vozila, ki bi pripomogla

k reševanju teh mest.

Dizajnerska študijapodjetja Fuseprojec.

Gorivna celica neslišno poganja skuter skozimesto.

Ogljikove nanoceke za dvigalo

v obhodni tir

Recept je prišel iz vesolja: v ovojih starih zvezd,

kot je rdeča orjakinja Betelgeza, kroži veliko

različnih elementov. Če ti elementi kemično

reagirajo med seboj, med drugim nastanejo nanokristali

iz silicijevega karbida, silicijevega oksida, korunda, celo

diamanta, kar je znano iz preiskovanja meteoritov, ki so

nastali iz takšnega prahu. Da bi izvedeli več, so

znanstveniki razmere v ovojih zvezd posnemali

v laboratoriju – in leta 1985 našli sledi dotlej

popolnoma neznano snov. Izkazala se je za novo

spojino ogljika – votlo molekulo, ki je po obliki močno

podobna nogometni žogi. Nedaven pogled v nebo je

pokazal, da ta molekula nastane tudi v ovojih zvezd.

Vizije

Prstna ulica

Znanotehnologijo bodo mogoči tudi povsem

utopični transportni sistemi, kot na primer

„prstna ulica“. Če bodo dosegljive praktične

umetne mišice – razvoj v tej smeri že poteka – si je

mogoče predstavljati ulice z usmerjevalnimi elementi,

prsti, ki z miganjem usmerjajo na ulici nahajajoče se

predmete. Kot celične migetalke, cilije, ki s pahljanjem

odstranijo umazanijo iz pljuč. Ali poganjajo paramecije.

To zamisel je mogoče še precej okrasiti; na tem

principu delujoči majhni linearni motorji, ki

delujejo z rastlinskimi mišicami ali forisomi, se

vsekakor resno upoštevajo. Drugi kandidati za

umetne mišice so tkiva iz ogljikovih nanocevk.

Zamisel pa sploh ni tako fantastična kot

dvigalo do planetov, s katerim se NASA zelo

resno ukvarja. Prvi je to zamisel izrazil ruski

vesoljski pionir Konstantin Edvardovič

Ciolkovski.

Nanocevke z Betelgezo, zvezdo orjakinjo.V njeni atmosferi najdemo fulerene.

Fulereni, votline iz ogljikovih mrež, nosilci upanja pri iskanjueksotičnih materialov.

46

Konstantin Edvardovič Ciolkovski.

47

Vizija: dvigalo kplanetom.

Danes je poznanih veliko različic mrežasto povezanega

ogljika, med njimi so ogljikove nanocevke, majhne

ogljikove cevke, ki se spredejo z zelo trdnimi materiali.

Vprašanje serijske izdelave takšnih nanocevk je s

tehničnega vidika načeloma rešeno.

Zrelim povezovalnim vlaknom nanocevi so medtem

pripisali astronomsko natezno trdnost in lomno žilavost.

NASA trenutno resno proučuje projekt, ki s pomočjo

indijskega trika z vrvjo ne pomeni nič drugega kot

„dvigalo k zvezdam“. Po enem od scenarijev bodo trak

iz povezovalnega materiala z nanocevkami, ki bo širok

en meter in tanjši od papirja, z običajnimi raketami in

satelitsko tehnologijo napeli v vesolju. En konec traku

se bo nahajal na višini okoli 100 000 km v vesolju, drugi

pa bo zasidran v Tihem oceanu na točki blizu ekvatorja.

Trak bo napet zaradi gravitacijske sile na eni strani in

centripetalne sile na drugi strani. Po tem traku bi nato v

orbito in celo v orbite med Venero in asteroidnim

pasom lahko prenašali več ton težak tovor. Koristni

stranski produkti takšnih vizij so zelo trdni

konstrukcijski materiali za visoke stavbe, mostove in

seveda dvigala.

Robert Curl s fulerenina prstih, ki so mu

prinesli Nobelovo nagrado.

Ogromnemolekule

kot glavniračunalniki:

nanocevke bilahko bile

podlaga zazmogljive čipe

prihodnosti.

47

48

Možnosti in tveganja

Potencial nanotehnologije za dobre namene ali

vsaj za prinašanje dobička je očitno velik.

Zaradi inovacij na številnih področjih uporabe

se nanotehnologiji pripisuje velik gospodarski

potencial. Že zdaj se več sto evropskih podjetij ukvarja

s komercialno uporabo nanotehnologije in zaposlujejo

več deset tisoč pretežno visoko kvalificiranih ljudi.

Znanstveniki in podjetniki so enotnega mnenja:

nanotehnologija je več kot le modni krik.

Predobro, da bi bilo res? Vsaj teoretično najhujša

možna nesreča se je že prebila v literaturo: v prodajni

uspešnici Michaela Chrichtona „Prey“ se roji pametnih

nanodelcev združijo v polinteligentna bitja, ki hočejo

uničiti svoje ustvarjalce in se naseliti v njih. Druga

mračna vizija ameriškega nano preroka Erica Drexlerja

vidi svet ogrožen s strani tako imenovanega sivega

maziva „Gray Goo“, sivega oblaka ponesrečenih

nanorobotov.

Eric Drexler meni, da

je dejansko mogoče

zgraditi nanorobote,

ki merijo le nekaj

milijonink milimetra

in ki so programsko

vodeni ter lahko iz

razpoložljivih surovin

zgradijo nekaj novega

in veličastnega. Če bi

ta proces ušel izpod

nazora, bi namesto

nečesa veličastnega

nastalo sivo mazivo, ki

bi lahko bilo nalezljivo in nevarno tako za ljudi kot tudi

za stroje.

Tega koncepta večina strokovnjakov ne jemlje resno.

Richard Smalley, dobitnik Nobelove nagrade za kemijo

leta 1996, denimo pravi, da se zaradi posebnosti

kemičnih vezi vsak atom ali molekula ne moreta

medsebojno vezati. Že zaradi tega je ideja o nanobotu,

nanometrskem nanorobotu, monterju, neverjetna.

Toda in predvsem: če bi takšen monter snov sestavljal

atom po atomu, bi za to potreboval „prste“, ki so iz

atomov in bi nujno morali imeti določeno najmanjšo

debelino.

Voilą pour le problŹme des gros doigts. ň cela vient

s’ajouter celui des doigts collants: selon leur type, les

atomes saisis ne pourraient pas źtre simplement

ramassés et redéposés, mais se mettraient ą former des

liaisons. Comme on le sait, il n’est pas facile de détacher

un globule collant de ses doigts. Ce sont lą des

arguments essentiels qui ne peuvent źtre contournés

aisément. Les nanobots mécaniques relŹvent dŹs lors

de l’impossible. Richard Smalley pourrait avoir raison: il

n’y a aucun raison de craindre que des armées de

nanomachines déferlent sur le monde et le

transforment en mélasse grise.

„Gray Goo“ scenarijErica Drexlerja

je ravno tako neverjetenkot predstava, da se bosvet z nanotehnologijo spremenil v gumijastemedvedke.Razlog so

debeli in mastni prsti.

49

Mnenje je, tako meni tudivečina znanstvenikov,da so tveganja nanotehnologijeobvladljiva.

Prsti ne bi služili le za prijemanje izbranih atomov, pri

sestavljanju bi bilo potrebno preveriti vse atome enega

kubičnega nanometra in tukaj bi bili prsti drug

drugemu napoti. Toliko o težavi z debelimi prsti.

Pridružila bi se še težava z lepljivimi prsti, saj atomov –

odvisno od vrste – ne bi bilo mogoče zlahka prijemati

in izpuščati, ker bi tvorili vezi. Splošno znan pojav iz

vsakdanjika: lepljive kroglice ni tako preprosto spraviti

s prsta. To so bistveni ugovori, katerim se ni mogoče

izogniti. Mehanski nanoboti so torej utopija. Richard

Smalley ima prav, strah, da bi se lahko vojska

ponesrečenih nanorobotov lotila sveta in ga spremenila

v sivo mazivo, je neutemeljen.

Bolj utemeljen je bržkone strah, da bi nanodelci lahko

imeli nezaželene učinke na človeštvo in okolje.

Nanodelci bi denimo lahko zaradi svoje majhnosti,

zaradi katere lahko vstopajo v telesne celice in

premagajo celo biološke bariere (kot npr.

krvnomožgansko pregrado), imeli škodljive učinke na

zdravje. Ker so nanodelci, kot tudi ostali izjemno

majhni prahci (npr. saje dizelskega goriva v izpušnih

plinih) snovi, ki bi s sabo lahko prinašale nepoznane

stranske učinke, morajo znanstvene preiskave najprej

razjasniti neoporečnost takšnih delcev. Doslej

razpolagamo le s slabim vedenjem o varnosti

nanodelcev, tako da morajo na odprta vprašanja

nanoraziskovalci in toksikologi čim prej odgovoriti z

ustreznimi eksperimenti. Čeprav se zdi tveganje

obvladljivo, saj so nanodelci v naravi zelo „lepljivi“.

Zelo hitro se združijo v velike kepe, katerih se telo

lahko brez težav znebi. O nekaterih nanodelcih je že

znano, da niso škodljivi zdravju. Zato se v kremah za

sončenje uporabljajo kot zaščitni faktorji ali pa so

v vezani obliki dodani nekemu materialu, tako da

uporabnik sploh ne pride v stik s posameznimi

nanodelci. Poleg tega poskuša industrija z ustreznimi

varnostnimi ukrepi izključiti kakršno koli tveganje za

zdravje, tako za stranke kot tudi za zaposlene.

Medtem ko so vizije o nanobotih hipotetične, se zdijo

obljube materialnih znanstvenikov, ki se ukvarjajo

z nanometrskimi dimenzijami, zelo realne. Prvi izdelki

so že na prodajnih policah, na primer zelo občutljive

bralne glave trdih diskov z dvajset ali tudi manj

nanometrov tankimi plastmi. Nanoelektronika je

prisotna v vsakem novem prenosnem računalniku.

Nanotehnologija bo imela kot močna tehnologija tudi

stranske učinke, veliko preprostih nalog bo postalo

odvečnih. Zato bo nastalo veliko novih dejavnosti.

Vseživljenjsko učenje bo vedno bolj pomembno, toda to

je lahko tudi zabavno – z nanotehnologijo.

50

Dodatne informacije

Kako postanem nano-inženir?

Kdor obišče raziskovalni center, kjer se

intenzivno ukvarjajo z nanotehnologijo, vidi

skoraj vse naravoslovne znanstvenike na

kupu: biologe, kemike, inženirje različnih znanstvenih

področij, kristalografe, mineraloge, fizike. Njihov skupni

imenovalec je raven atoma in del skupnega jezika je

matematika. Klasični naravoslovni študijski programi

lahko torej vsi vodijo v nanotehnologijo, ki pa se

medtem že začenja uveljavljati kot samostojna

disciplina, na primer na Univerzi v Würzburgu. Kdor se

bo lotil nanotehnologije, naj se ne boji, da gre za

kratkoročen trend, pravi Alfred Forchel s katedre za

fiziko Univerze v Würzburgu, (izvleček iz nemške revije

„abi Berufswahl magazin“ št. 10/2003):

„Ker trend miniaturizacije ni muha enodnevnica, temvečima za seboj že dolg razvoj. Predvidevamo, da bo naveliko področjih uporaba temeljila na vedno manjšihmerilih, tako rekoč z mikro na nano, pa naj gre zainformacijsko tehnologijo ali kemijo. Za trditev, da se bovse še naprej manjšalo, ni potrebna jasnovidnost. Primerza to so gradniki, in sicer tako majhni, kot je mogoče“.

Fiziki, kemiki in drugi naravoslovni znanstveniki lahko

z vso pravico trdijo, da se že od nekdaj ukvarjajo

z nanotehnologijo. Predmet zanimanja klasičnih

atomskih fizikov in molekule, s katerimi se ukvarjajo

kemiki, so vsi prebivalci nanokozmosa. S trenutno

razpoložljivimi eksperimentalnimi možnostmi, na

primer z do atoma natančno strukturo skupkov, plasti,

čipov kot tudi z dostopnostjo snovi najvišje čistosti in

razjasnitvijo najmanjših bioloških struktur, se je odprlo

izobilje povsem novih možnosti, od katerih ima lahko

korist tudi uporabno inženirstvo. Možnosti zaposlovanja

nano-inženirjev Alfred Forchel ocenjuje takole:

„Seveda so možnosti zaposlitve tudi na našem področjuodvisne od stanja v gospodarstvu. Vendar so relativnomajhne stvari pogosto zelo velikega pomena: če podjetjaprejmejo na kupe vlog za zaposlitev, je težko postatiprepoznaven. Zaradi naše prakse v industriji vsaj enopodjetje pobližje spozna študenta. Naši študentje lahkopišejo svoje diplomsko delo v industriji, kar je še korakbližje k delovnemu mestu. Poleg tega študirajo vsaj ennetehničen predmet, na primer poslovno upravljanje,tako da razpolagajo tudi z drugim znanjem,pomembnim za poklicno delo“.

Toda nano-inženirji se ne morejo izogniti trdni

naravoslovni izobrazbi, vključno z matematiko.

Niti v Würzburgu, niti kje drugje:

Le sanje o razvoju podmornice, ki bi plula skozi vene,niso dovolj. Preden pridemo tako daleč, je potrebnovložiti veliko časa in dela. Potrebno je znati matematičnoopisovati, obvladati fiziko in kemijo, se pravi osvojititežke in trdne temelje. Vendar razlogov za strah ni innanofantazije bi človeku lahko pomagale, da se prebijeskozi učenje.

Zamisel o podmornici v žilah je bil le film.

Nanotehnologija izgleda drugače, vendar lahko prinese

lep kup denarja.

51

Stiki, povezave, literatura

Možnosti študija nanotehnologije

v Nemčiji

Študijski program Tehnika nanostruktur v WürzburguUniverza v WürzburguSpletna stran: http://www.physik.uni-wuerzburg.de/nano/Kontaktna oseba: ossau@physik.uni-wuerzburg.de

Bio- in nanotehnologije v IserlohnuVišja strokovna šola SüdwestfalenSpletna stran: http://www2.fh-swf.de/fb-in/studium.bnt/bnt.htmKontaktna oseba: werner@fh-swf.de

Molekularne znanosti v ErlangnuUniverza v Erlangnu -NürnberguSpletna stran: http://www.chemie.uni-erlangen.de/Molecular-ScienceKontaktna oseba: hirsch@chemie.uni-erlangen.de

Magistrski študij mikro- in nanotehnologije v MünchnuVišja strokovna šola v MünchnuSpletna stran: http://www.fh-muenchen.de/home/fb/fb06/studiengaenge/mikro_nano/home.htmKontaktna oseba: sotier@physik.fh-muenchen.de

Nanomolekularna znanost v BremnuMednarodna univerza v BremnuSpletna stran: http://www.faculty.iu-bremen.de/plathe/nanomolKontaktna oseba: f.mueller-plathe@iu-bremen.de

Nanostrukturne znanosti – Nanostructure and MolecularSciences KasselUniverza v KassluSpletna stran: http://www.cinsat.uni-kassel.de/studiengang/studiengang.htmlKontaktna oseba: masseli@physik.uni-kassel.de

Poskusni visokošolski študij z diplomo iz biofizike alinanoznanosti v BielefelduUniverza v BiefelduSpletna stran: http://www.physik.uni-bielefeld.de/nano.htmlKontaktna oseba: dario.anselmetti@Physik.Uni-Bielefeld.de

Diplomski študij „mikro- in nanostrukture“ v SaarbücknuUniverza v Posarju (Saarland)Spletna stran: http://www.uni-saarland.de/fak7/physik/NanoMikro/InfoMikroNano.htmKontaktna oseba: wz@lusi.uni-sb.de

Literatura

BMBF-Programm IT-Forschung 2006 - FörderkonzeptNanoelektronikIzdajatelj: Nemško zvezno ministrstvo za šolstvo in raziskovanje;Bonn, marec, 2002.

Vom Transistor zum Maskenzentrum Dresden,Nanoelektronik für den MenschenIzdajatelj: Nemško zvezno ministrstvo za šolstvo in raziskovanje;Bonn, oktober, 2002.

Nanotechnologie erobert Märkte- Deutsche Zukunftsoffensivefür NanotechnologieIzdajatelj: Nemško zvezno ministrstvo za šolstvo in raziskovanje;Bonn, marec, 2004.

Bachmann, G.:Innovationsschub aus dem Nanokosmos: Analyse &Bewertung Zukünftiger Technologien (Band 28)Izdajatelj: Tehnološki center VDI po naročilu Zveznegaministrstva za šolstvo in raziskovanje; 1998.

Luther, W.:Anwendungen der Nanotechnologie inRaumfahrtentwicklungen und –systemenTehnološka analiza (43. zvezek)Izdajatelj: Tehnološki center VDI po naročilu DLR; 2003.

Wagner, V; Wechsler, D.:Nanobiotechnologie II: Anwendungen in der Medizin undPharmazieZgodnje odkrivanje tehnologije (38. zvezek)Izdajatelj: Tehnološki center VDI po naročilu Zveznegaministrstva za šolstvo in raziskovanje; 2004.

Hartmann, U.:Nanobiotechnologie – Eine Basistechnologie des21.JahrhundertsZPT, Saarbrücken, 2001.

Rubahn, H.-G.:Nanophysik und NanotechnologieTeubner Verlag 2002.

Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft-WINGIzdajatelj: Nemško zvezno ministrstvo za šolstvo in raziskovanje;Bonn, oktober, 2003.

Spletne povezave

Portal EU za nanotehnologijo www.cordis.lu/nanotechnology

Evropski portal za nanotehnologijowww.nanoforum.org

Nanotruck – Potovanje v nanokozmoswww.nanotruck.net

Spletno potovanje – pustolovščina za decimalno vejico www.nanoreisen.de

Novice in razprave o nanotehnologiji www.nano-invests.de

Spodbujanje nanotehnologije Nemškega zveznega ministrstvaza šolstvo in raziskovanjehttp://www.bmbf.de/de/nanotechnologie.php

Portal o nanotehnologiji Tehnološkega centra VDIwww.nanonet.de

Prosimo upoštevajte, da ta brošura izvira iz nemškega ministrstva za raziskave BMBF. Zato je bila sprva sestavljena za nemško javnost. Povezave doevropskih študijev, literature in spletnih strani (razen nemških) poiščite preko spletnega portala Evropske komisije o nanotehnologiji(www.cordis.lu/nanotechnology).

52

Glosar

Dod

atne

info

rmac

ije

Bisus: znan tudi kot „svila školjke“ ali „brada školjke“.

Tehnično zelo prefinjene niti, s katerimi se školjke

pritrdijo na podlago. Bisusi so na enem koncu

elastični kot guma, na drugem pa togi kot najlon.

CNT: ogljikove nanocevke.

Diatomeje: kremenaste alge, majhni enoceličarji,

ki jih najdemo v sladki in slani vodi. Imajo zelo

umetelno hišico, ki vsebuje kremenčevo kislino,

tj. silicijev dioksid in vodo. Izvajajo fotosintezo,

zaradi česar imajo tudi strukture, ki prevajajo svetlobo.

DNK: deoksiribonukleinska kislina – dolga molekula

v obliki dvojne vijačnice, ki nosi genetske informacije

o organizmu in vsebuje formule za nešteto beljakovin.

ESEM: Environmental Scanning Electron Microscope

– poseben rastrski elektronski mikroskop, ki na držalu

za vzorce dopušča vstop zraka in tekočine. Predmetov

pa ni več potrebno preparirati, npr. napariti z zlatom.

Faza: tukaj razumljeno kot stanje, npr. urejeno/

neurejeno, kristalno/amorfno.

Forisomi: po latinski besedi za „vratno krilo“

poimenovani rastlinski proteini, ki jih raziskujejo kot

kandidateza nanoskopske umetne mišice.

Fotosinteza: zelene rastline, alge in cianobakterije

(modre alge) energijo pridobivajo s fotosintezo.

S pomočjo sončne svetlobe pretvorijo ogljikov dioksid

in vodo v sladkor in kisik. Fotosinteza deluje

z neverjetnim energijskim izkoristkom, ki znaša več kot

80 odstotkov.

Gorivna celica: naprava, v kateri vodik in kisik

(ponavadi iz zraka) brez gorenja tvorita vodo,

pri čemer se proizvaja električna energija z velikim

izkoristkom.

Kvantni računalnik: uporablja značilna pravila

kvantne matematike za reševanje problemov,

denimo informacijsko kodiranje, ki jih z običajnimi

računalniki ni mogoče rešiti. Še ni realiziran.

Laboratorij na čipu: zelo kompleksni čipi v zadnjem

stadiju razvoja, ki lahko s pomočjo mikromehanike,

nanosenzorike in nanoelektronike podrobno

preiskujejo celice, za kar danes potrebujemo kar cel

inštitut. To ime se uporablja že za preproste

mikroskopsko vtisnjene nosilce predmetov.

Levkociti: bela krvna telesca, ki telo branijo tako,

da vsrkajo tuja telesca, kot so virusi in bakterije,

in tudi ostanke celic ali rakaste celice ali pa, tako kot

limfociti, proizvajajo protitelesa. Protitelesa so zelo

k cilju usmerjene lepljive molekule.

Litografija: tukaj razumljena kot umetnost proizvajanja

struktur v mikrokozmosu, večinoma z fotolakom, ki se

vpiše s svetlobnimi ali elektronskimi žarki, razvije in

nato, glede na zahtevo, zakrije dele svoje podlage ali pa

jih odkrije za jedkanje in druge procese.

Maska: vrsta prozornega filma, ki vsebuje strukture za

računalniški čip, ki se nato fotolitografsko prenesejo na

rezino.

Micele: majhne, okrogle tvorbe, ki jih narava, v našem

primeru školjka, uporablja kot transportno posodo.

Optično vlakno: prevaja svetlobo z izjemno prosojnim

materialom na velikih razdaljah, večinoma gre za

prenos podatkov, a tudi za prenos energije.

Piezo kristali: piezo kristali ob stiskanju ali raztezanju

proizvajajo elektriko, kot vžigalne iskre

v „elektronskih“vžigalnikih. Obratno je mogoče

piezoelektrični kristal z električnim tokom

preoblikovati do delčka v velikosti premera atoma.

Podvojevalnik frenkvenc: tukaj razumljen kot material,

ki podvoji frekvenco svetlobe. Iz infrardeče svetlobe

nastane zelena svetloba.

Polja mikroleč: mikrooptični elementi, ki so med

drugim pomembni za prenašanje informacij s svetlobo.

Polprevodnik: material, čigar električne lastnosti

so med izolatorjem in prevodnikom. Prevodniki so

postali eden od najpomembnejših sestavnih delov

sodobnih industrijskih izdelkov, kot sta računalnik in

mobilni telefon.

53

Prosto elektronski laser: proizvaja lasersko svetlobo

s pospešenim žarkom elektronov, ki se premikajo

v vakuumski cevi.

Proteini: velike molekule, sestavljene iz ribosomov

aminokislin, ki v celici delno delujejo kot nanoskopska

orodja in delno kot ogrodna snov za vse, od očesnih leč

do nohtov. Dekodiranje proteoma, vsote vseh proteinov,

in vzajemno učinkovanje le-teh v celici je še na začetku.

Reflektini: posebni proteini, ki jih organizmi

uporabljajo za ustvarjanju struktur, ki odbijajo svetlobo.

Rentgensko sevanje: kratkovalovno elektromagnetno

sevanje, ki med drugim v strukturni analizi kristala služi

za določanje nanoskopske oblike molekul.

Ribosomi: nanonapravice, ki lahko pod upravljanjem

molekularnega traku s podatki o genski zasnovi DNK

proizvedejo nešteto proteinov.

Skupki: kupčki majhnih delcev, v tem primeru atomov.

Skupki imajo druge lastnosti kot trdna snov iz istega

materiala, med drugim zato, ker imajo skupki več

površinskih atomov.

Tunelski tok: tok, ki pravzaprav ne bi smel teči,

ker gre skozi izolacijsko vrzel, vendar je to

v nanokozmosu dovoljeno, a je v veliki meri odvisno od

velikosti izolacijske vrzeli. Ta pojav je omogočil

uporabo rastrskega tunelskega mikroskopa.

UV-žarčenje: kratkovalovno sevanje, ki omogoča

izdelavo zelo majhnih struktur čipa.

Van-der-Waalsove vezi: šibke kemične vezi med

molekulami, katerih vzrok so lastnosti praznega

prostora. Van-der-Waalsove vezi določajo lastnosti vode

in s tem vse življenjske procese.

54

Slikovno gradivo

Str. 6 zgoraj: Kompetenzzentrum Nanoanalytik, Univerza v HamburguStr. 6 spodaj: Lambda Physik AG, GöttingenStr. 7 zgoraj: Infineon Technologies AG, MünchenStr. 7 spodaj: BergerhofStudios, KölnStr. 8 zgoraj levo: Chemical Heritage FoundationStr. 8 zgoraj in spodaj desno, spodaj levo: BergerhofStudios, KölnStr. 9 zgoraj levo: NASA/ESAStr. 9 zgoraj desno: DESY, HamburgStr. 9 v sredini levo: BergerhofStudios, KölnStr. 9 spodaj desno: Intitut za eksperimentalno in uporabno fiziko,Univerza v Kielu.Str. 10 zgoraj levo: REM-Labor, Univerza v Baslu Str. 10 slike, od zgoraj BergerhofStudios, Köln, prav tako; prav tako;REM-Labor, Univerza v Baslu; odbor za Nobelovo nagrado Stockholm(urejeno); DESY, HamburgStr. 11 zgoraj levo: Botanični inštitut Univerze v BonnuStr. 11 zgoraj desno: REM-Labor, Univerza v Baslu Str. 11 slike, od zgoraj: BergerhofStudios, Köln; prav tako; FraunhoferGesellschaft; Botanični inštitut Univerze v Bonnu; prav tako; TU Berlin,FU BerlinStr. 11, slika ozadja: BASF AGStr. 12, zgoraj levo in desno: MPI für Metallforschung, StuttgartStr. 12, v sredini desno: ESAStr. 12, spodaj levo: MPI für Metallforschung, StuttgartStr. 13 zgoraj levo: Ostseelabor Flensburg, zraven: BergerhofStudios,KölnStr. 13 zgoraj desno: Univerza v Firencah, ItalijaStr. 13, v sredini desno: Paleontološki inštitut, Univerza v BonnuStr. 13, spodaj levo: BergerhofStudios, KölnStr. 13, spodaj desno: SusTech, DarmstadtStr. 14, zgoraj, v sredini, spodaj desno: Bell Laboratories, USAStr. 14 levo: katedra za biokemijo, Univerza v RegensburguStr. 15, zgoraj: Inštitut za nove materiale, SaarbrückenStr. 15, v sredini desno: Degussa AG Advanced NanomaterialsStr. 15, spodaj desno: Inštitut za geofiziko, Univerza v MünchnuStr. 15,spodaj: Inštitut za fizikalno kemijo, Univerza v HamburguStr. 16, zgoraj in spodaj levo: ESAStr. 16, spodaj desno: IBM CorporationStr. 17, zgoraj in v sredini levo: Physik IV, Univerza v AugsburguStr. 17, v sredini desno in v sredini: Kompetenzzentrum Nanoanalytik,Univerza v Hanburgu Str. 17, grafika spodaj desno: BergerhofStudios, KölnStr. 17, spodaj: Univerza na Hawajih, HonoluluStr. 18 levo: Carl Zeiss SMT AG, OberkochenStr. 19, zgoraj desno: Carl Zeiss SMT AG, OberkochenStr. 19, spodaj levo: IHT RWTH AachenStr. 19, spodaj desno: Schott AG, MainzStr. 20, zgoraj levo: Bayer AG, LeverkusenStr. 20, spodaj levo: MPI za kvantno optiko, GarchingStr. 21, vse slike: DESY, HamburgStr. 22, zgoraj levo: BergerhofStudios, KölnStr. 22, spodaj desno: Inštitut za nove materiale, v SaarbücknuStr. 23, zgoraj levo: HILIT, EU Joule III-ProgrammStr. 23, zgoraj desno: NASA/ESAStr. 23, spodaj desno: Univerza v StuttgartuStr. 24, vse slike: BergerhofStudios, KölnStr. 25, zgoraj levo: National Semiconductor, FeldafingStr. 25, spodaj desno: Advanced Micro Devices, DresdenStr. 26, zgoraj desno: Grafika: BergerhofStudios, KölnStr. 26, v sredini levo: Eksperimentalna fizika IV RUB, BochumStr. 26, spodaj: Inštitut za eksperimentalno in uporabno fiziko, Univerzav Kielu.Str. 27, zgoraj desno: Grafika: BergerhofStudios, Köln

Str. 27, spodaj: IHT RWTH AachenStr. 28, zgoraj desno: IBM CorporationStr. 28, spodaj levo: Infineon Technologies AG, MünchenStr. 28, spodaj desno: IBM/Infineon, MRAM Developement AllianceStr. 29, zgoraj: Eksperimentalna fizika IV RUB, BochumStr. 29, v sredini: Kompetenzzentrum Nanoanalytik, Univerza vHamburguStr. 29, desno: Katedra za nanoelektroniko, RUB Bochum Str. 29, spodaj: IBM Speichersysteme Deutschland GmbH, MainzStr. 30: Siemens AG, MünchenStr. 31, zgoraj desno: Nanosolutions GmbH, HamburgStr. 31, v sredini: Inštitut za nove materiale, SaarbrückenStr. 32, spodaj: Siemens AG, MünchenStr. 32, zgoraj: DaimlerChryler AGStr. 32, spodaj levo: Fraunhofer Allianz Optisch-funktionaleOberflächenStr. 32, spodaj desno: Unikversity of Wisconsin-MadisonStr. 33, zgoraj: Robert-Bosch GmbH, StuttgartStr. 33, v sredini: Audi/Volkswagen AGStr. 33, spodaj levo: Arhiv VWStr. 33, spodaj desno: Robert-Bosch GmbH, StuttgartStr. 34, zgoraj levo: Bayer AG, LeverkusenStr. 34, zgoraj desno: Inštitut za nove materiale, SaarbrückenStr. 34, spodaj levo: Keramag AG, RatingenStr. 35, zgoraj: BASF AG, LudwigshafenStr. 35, v sredini: MTU FriedrichshafenStr. 35, spodaj desno: Siemens AG, MünchenStr. 36, zgoraj levo: Bayer AG, LeverkusenStr. 36, zgoraj desno: Siemens AG, MünchenStr. 36, spodaj: Infineon Technologies AG, MünchenStr. 37, zgoraj levo: Siemens AG, MünchenStr. 37, zgoraj desno: Siemens AG, MünchenStr. 37, v sredini: Charité Berlin / Inštitut za nove materiale v SaarbücknuStr. 38, zgoraj desno: BergerhofStudios, KölnStr. 38, levo: Infineon Technologies AG, MünchenStr. 38, desno: IIP Technologies, BonnStr. 39, zgoraj levo: Siemens AG, MünchenStr. 39, zgoraj desno: Fraunhofer ISITStr. 39, v sredini desno: Univerza v OxforduStr. 39, spodaj levo, desno: Infineon Technologies AG, v MünchnuStr. 40, zgoraj levo: OSRAM Opto Semiconductors GmbH,vRegensburguStr. 40, spodaj: Grafika: BergerhofStudios, KölnStr. 41, zgoraj: Park Hotel Weggis, ŠvicaStr. 41, spodaj: Siemens AG, MünchenStr. 42, zgoraj levo: BergerhofStudios, KölnStr. 42, spodaj levo: Bayer AG, LeverkusenStr. 43, zgoraj: AIXTRON GmbH, AachenStr. 43, desno: Fraunhofer Inštitut za solarne energijske sisteme, FreiburgStr. 44: Institut für Flugzeugbau, Univerza v StuttgartuStr. 45, zgoraj levo in desno: MTU FriedrichshafenStr. 45, v sredini levo: Institut für Luft- und Raumfahrt-Konstruktionenna Univerzi v StuttgartuStr. 45, v sredini desno: FuseprojectStr. 45, spodaj: Kopf Solardesign GmbH, HamburgStr. 46, zgoraj levo: Kolaž: BergerhofStudios, KölnStr. 46, spodaj desno: RWTH AachenStr. 47, zgoraj levo: Siemens AG, MünchenStr. 47, zgoraj desno: Infineon Technologies AG, MünchenStr. 47, spodaj: NASAStr. 48, v sredini: BergerhofStudios, KölnStr. 49: IBM Corporation, insert: Siemens AG, München

55

Evropska komisija

EUR 21151 – Nanotehnologija – Inovacija za jutrišnji svet

Luxembourg: Urad za uradne publikacije Evropskih skupnosti

2006 – 55 pp. – 21.0 x 29.7 cm

ISBN 92-79-00887-0

Nanotehnologija velja za ključno tehnologijo 21. stoletja. Z manjšimi, lažjimi, hitrejšimi inzmogljivejšimi materiali, komponentami in sistemi lahko ponudi rešitve za številne trenutne probleme.Nanotehnologija odpira nove tržne priložnosti, poleg tega lahko bistveno prispeva v varovanju okoljain zdravja.

Namen te brošure je predstaviti javnosti, kaj je nanotehnologija, in s tem spodbuditi razpravo. Tabrošura z opisom znanstvenega ozadja, tehnološkega razvoja, področij uporabe in potencialnegarazvoja v prihodnosti ponuja podrobno in razumljivo sliko nanotehnologije, kot jo vidimo danes.

KI-59-04-968-S

L-C