Nano betekent dwerg in het Grieks. Klein dus. Een nanometer is één miljardste meter. Om u een beeld te geven: de doorsnede van een haar is al honderdduizend nanometer. Nanotechnologie is het geheel van opkomende technologieën waarbij atomen, moleculen en structuren op nanoschaal worden bestudeerd, gemanipuleerd en toegepast. Hierdoor kunnen we nieuwe materialen en systemen ontwikkelen met unieke eigenschappen en functies. Dat leidt weer tot verbeterde producten of geheel nieuwe toepassingen.
Nanotechnologie is een geanticipeerde fabricage techniek, welke een grondige en goedkope controle over de structuur van materie zal creëren. De term wordt in het algemeen gebruikt om te refereren naar technieken welke werken in de submicron schaal (zoals in de chips fabricage). Hier wordt echter gedoeld op de oorspronkelijke betekenis : de algemene controle over de structuur van materie op de nanometer schaal, dit betekent het produceren van objecten met gebruik van atomen en moleculen als bouwstenen. Ter onderscheid wordt dit daarom moleculaire nanotechnologie genoemd. Deze techniek vereist de ontwikkeling van apparaten genaamd assemblers.
Nanotechnologie is de toekomst
Een sok die na een dag niet stinkt of een crème die het verouderingsproces écht vertraagt. Allemaal dankzij nanotechnologie. Steeds meer consumentenproducten worden met het nieuwe buzz-woord ‘nano’ aan de man gebracht. Een hype? Nee. Nanotechnologie speelt een steeds grotere rol op alle vlakken van de maatschappij. In iedere branche en iedere sector. Of het nu om voedsel, geneeskunde, milieu, veiligheid, cosmetica, elektronica of terrorismebestrijding gaat: nanotechologie is de toekomst.
Wereldwijde impact
Zo klein als de deeltjes die bestudeerd en gemanipuleerd worden zijn, zo groot zijn de mogelijkheden van nanotechnologie. In alle sectoren zullen toepassingen van nanotechnologie verschijnen. Nanotechnologie heeft een gigantische wereldwijde impact en die wordt ieder jaar groter. In 2004 was de wereldwijde verkoop van nanotechnologische producten ongeveer 25 miljard euro. Voor 2011 wordt die verkoopwaarde geschat op 850 miljard euro. In 2014 gaan we naar de 2000 miljard euro.
Wat betekent het voor u?
Het is onoverkomelijk: ook in uw branche zal nanotechnologie een rol gaan spelen. Het is als ondernemer dus erg belangrijk om te weten waarmee u te maken zult krijgen. Welke ontwikkelingen zijn voor u relevant en welke kansen en bedreigingen zijn er? En nog veel belangrijker: hoe kunt u die innovatiekansen benutten? En wat zijn de toen meest relevante vragen en antwoorden m.b.t. nanotechnologie? Moeten we er bang voor zijn en moet het worden tegengehouden?
1. Wat is een nanoassembler?
Dit kan worden gezien als een microscopische assemblagerobot ter grote van een virus. Een assembler zal een apparaat zijn met een sub-microscopische robotarm onder computer besturing. Het zal functioneren door het toepassen van reactieve moleculaire hulpmiddelen op een werkstuk, en daarmee objecten molecuul voor molecuul opbouwen. Assemblers zullen atomen op exact bepaalde posities kunnen plaatsen, waardoor het mogelijk wordt om bijna alles bouwen wat toegestaan is volgens de natuurwetten. Met de juiste programma’s, materialen, enz., zullen assemblers ook kopieën van zichzelf kunnen bouwen, oftewel ze kunnen zichzelf reproduceren.
2. Zullen voor de ontwikkeling van nanotechnologie nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen nodig zijn?
De basis eigenschappen van atomen en moleculen zoals beschreven volgens de huidige natuurwetenschappen zijn afdoende. Het huidige bestaan van moleculaire machines in de natuur laat zien dat machines op die schaal natuurkundig mogelijk zijn. Geen nieuwe fundamenteel wetenschappelijke ontwikkelingen zijn vereist, nanotechnologie is slechts een technische vooruitgang. Dit maakt het voorspelbaar in tegenstelling tot wetenschappelijke ontdekkingen.
3. Hoe zal nanotechnologie productfabricage veranderen?
Omdat ze zichzelf kunnen reproduceren zullen assemblers zeer goedkoop zijn. We kunnen dit nagaan door te kijken naar andere producten die op dit moment al door moleculaire machines worden geproduceerd, zoals brandhout, hooi, aardappelen, die zeer weinig kosten. Door in grote groepen samen te werken, kunnen assemblers en meer gespecialiseerde nanomachines, objecten zeer goedkoop bouwen. Doordat elk atoom juist is geplaatst zullen producten worden samengesteld van zeer hoge kwaliteit en betrouwbaarheid. Afval (overgebleven) moleculen zijn ook onderworpen aan deze positionele beheersbaarheid waardoor het productieproces extreem schoon zal zijn.
4. Hoe zal nanotechnologie worden gebruikt in computers?
Fabricage gebaseerd op assemblers zal constructie van extreem kleine computers mogelijk maken. Het equivalent van een moderne mainframe zal in een kubieke micron passen, een volume veel kleiner dan een menselijke cel. Zodra zulke computers zijn ontworpen en de technologie beschikbaar is, zal het maken ervan goedkoop zijn, waardoor er meerdere tegelijkertijd kunnen gebruikt. Een kleine draagbare computer zal dan meer kracht hebben dan alle computers die er nu op de wereld bestaan bij elkaar.
5. Hoe zal nanotechnologie worden gebruikt in de medische wereld?
Fabricage gebaseerd op assemblers zal nieuw gereedschap voor de medische wereld opleveren, welke chirurgie op moleculaire schaal voor reparatie en verplaatsing van cellen mogelijk maakt. Omdat ziekten het resultaat zijn van fysieke afwijkingen in de weefsel structuur (misplaatste moleculen en cellen), zal medische techniek op dit niveau de meeste ziekten moeten kunnen genezen (zelfs de “ziekte” ouderdom ). Mutaties in het DNA kunnen gerepareerd worden, kankercellen, virussen en giftige chemicaliën kunnen worden vernietigd door gebruik van medische nanomachines, inclusief cel-reparatiemachines.
6. Wat is een cel reparatie-machine?
Een cel reparatie-machine is een apparaat dat een stel minuscule armen en gereedschappen heeft welke worden bestuurd door een nanocomputer. Het hele systeem kan veel kleiner zijn dan een cel. Een reparatie machine kan als een kleine chirurg functioneren, door een cel binnen te gaan, beschadigde onderdelen op te zoeken, te repareren, de cel te verlaten en verder te gaan naar andere cellen. Door het repareren en cellen en de structuren er omheen kunnen cel reparatie-machines weefsel weer in hun gezonde staat terugbrengen. Biologische Cellen bouwen en repareren zichzelf door middel van moleculaire machines, cel reparatie-machines zullen dezelfde principes toepassen. Zodra assemblers de geschikte gereedschappen kunnen maken, zal de belangrijkste uitdaging het juist coördineren van deze operaties zijn.
7. Hoe zal nanotechnologie worden gebruikt voor de verbetering van het milieu?
Door het verkrijgen van een grondige controle over de opbouw van materie zal nanotechnologie er voor zorgen dat er een einde komt aan chemische vervuiling. Alle atomen in afval producten kunnen worden gerecycleerd omdat atomen direct gehanteerd kunnen worden. Doordat de kosten voor het reinigen van het milieu omlaag gaan, en door het vrijkomen van land dat voor industriële doeleinden werd gebruikt, zullen nanotechnologische producten bijdragen in het herstellen van het milieu. Zelfs de immense tonnages aan overtollige kooldioxide in atmosfeer, de hoofdoorzaak van het broeikas effect, zouden bijvoorbeeld snel en economisch verwijderd kunnen worden.
8. Wie ontwikkelt nanotechnologie?
Vooruitgang richting nanotechnologie wordt gemaakt in veel laboratoriums over de wereld (in de Verenigde Staten, Japan en Europa). Drie werkgebieden lijken belangrijk : proteïne ontwerp, biomimetische chemie en atomaire scanning en positionering.
9. Wanneer zal nanotechnologie worden bereikt?
Hoewel verkennende onderzoeken ons laten zien wat nanotechnologie mogelijk zal kunnen maken, stevig bouwende op de technische ervaring en de principes van de natuurwetten, bieden deze technieken geen manier om de implementatie datum te bepalen. Die zal afhangen van welke groepen beslissen het doel direct na te streven, wanneer deze beslissingen worden gemaakt, en hoeveel fondsen er in de projecten geïnvesteerd zal worden. Omdat de verschillende paden nagevolgd worden vanwege hun eigen intrinsieke voordelen, in plaats van een expliciet ontwikkelingsprogramma voor nanotechnologie op zich, zal ook zonder een opzettelijke inspanning de vooruitgang doorgaan. Elke schatting van de tijdsduur zal op zijn best slechts een geïnformeerde gok zijn. Gebruikelijke schattingen vallen in het 10-50 jaar bereik (de kortere schattingen worden vaak gegeven door diegene die bekend zijn met de Japanse onderzoeksdoelstellingen).
10. Gegeven vele onbekendheden, moet nanotechnologie worden tegengehouden?
Dit lijkt een vals alternatief. Veel wegen leiden tot nanotechnologie, oftewel via chemie, biotechnologie of natuurkunde. Duizenden bedrijven en tientallen landen volgen deze onderzoekspaden met het oog op de korte termijn voordelen die zich onderweg voordoen. Deze competitie verzekerd de doorgang van de ontwikkeling, ongeacht of een groep, land of alliantie ertegen is. Veel groepen zijn in een positie om een voorwaartse druk uit te oefenen, geen enkele zijn in de positie om het te verbieden en er voor te zorgen dat de ontwikkeling wordt stopgezet, wereldwijd en voor altijd.
2. Zullen voor de ontwikkeling van nanotechnologie nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen nodig zijn?
De basis eigenschappen van atomen en moleculen zoals beschreven volgens de huidige natuurwetenschappen zijn afdoende. Het huidige bestaan van moleculaire machines in de natuur laat zien dat machines op die schaal natuurkundig mogelijk zijn. Geen nieuwe fundamenteel wetenschappelijke ontwikkelingen zijn vereist, nanotechnologie is slechts een technische vooruitgang. Dit maakt het voorspelbaar in tegenstelling tot wetenschappelijke ontdekkingen.
3. Hoe zal nanotechnologie productfabricage veranderen?
Omdat ze zichzelf kunnen reproduceren zullen assemblers zeer goedkoop zijn. We kunnen dit nagaan door te kijken naar andere producten die op dit moment al door moleculaire machines worden geproduceerd, zoals brandhout, hooi, aardappelen, die zeer weinig kosten. Door in grote groepen samen te werken, kunnen assemblers en meer gespecialiseerde nanomachines, objecten zeer goedkoop bouwen. Doordat elk atoom juist is geplaatst zullen producten worden samengesteld van zeer hoge kwaliteit en betrouwbaarheid. Afval (overgebleven) moleculen zijn ook onderworpen aan deze positionele beheersbaarheid waardoor het productieproces extreem schoon zal zijn.
4. Hoe zal nanotechnologie worden gebruikt in computers?
Fabricage gebaseerd op assemblers zal constructie van extreem kleine computers mogelijk maken. Het equivalent van een moderne mainframe zal in een kubieke micron passen, een volume veel kleiner dan een menselijke cel. Zodra zulke computers zijn ontworpen en de technologie beschikbaar is, zal het maken ervan goedkoop zijn, waardoor er meerdere tegelijkertijd kunnen gebruikt. Een kleine draagbare computer zal dan meer kracht hebben dan alle computers die er nu op de wereld bestaan bij elkaar.
5. Hoe zal nanotechnologie worden gebruikt in de medische wereld?
Fabricage gebaseerd op assemblers zal nieuw gereedschap voor de medische wereld opleveren, welke chirurgie op moleculaire schaal voor reparatie en verplaatsing van cellen mogelijk maakt. Omdat ziekten het resultaat zijn van fysieke afwijkingen in de weefsel structuur (misplaatste moleculen en cellen), zal medische techniek op dit niveau de meeste ziekten moeten kunnen genezen (zelfs de “ziekte” ouderdom ). Mutaties in het DNA kunnen gerepareerd worden, kankercellen, virussen en giftige chemicaliën kunnen worden vernietigd door gebruik van medische nanomachines, inclusief cel-reparatiemachines.
6. Wat is een cel reparatie-machine?
Een cel reparatie-machine is een apparaat dat een stel minuscule armen en gereedschappen heeft welke worden bestuurd door een nanocomputer. Het hele systeem kan veel kleiner zijn dan een cel. Een reparatie machine kan als een kleine chirurg functioneren, door een cel binnen te gaan, beschadigde onderdelen op te zoeken, te repareren, de cel te verlaten en verder te gaan naar andere cellen. Door het repareren en cellen en de structuren er omheen kunnen cel reparatie-machines weefsel weer in hun gezonde staat terugbrengen. Biologische Cellen bouwen en repareren zichzelf door middel van moleculaire machines, cel reparatie-machines zullen dezelfde principes toepassen. Zodra assemblers de geschikte gereedschappen kunnen maken, zal de belangrijkste uitdaging het juist coördineren van deze operaties zijn.
7. Hoe zal nanotechnologie worden gebruikt voor de verbetering van het milieu?
Door het verkrijgen van een grondige controle over de opbouw van materie zal nanotechnologie er voor zorgen dat er een einde komt aan chemische vervuiling. Alle atomen in afval producten kunnen worden gerecycleerd omdat atomen direct gehanteerd kunnen worden. Doordat de kosten voor het reinigen van het milieu omlaag gaan, en door het vrijkomen van land dat voor industriële doeleinden werd gebruikt, zullen nanotechnologische producten bijdragen in het herstellen van het milieu. Zelfs de immense tonnages aan overtollige kooldioxide in atmosfeer, de hoofdoorzaak van het broeikas effect, zouden bijvoorbeeld snel en economisch verwijderd kunnen worden.
8. Wie ontwikkelt nanotechnologie?
Vooruitgang richting nanotechnologie wordt gemaakt in veel laboratoriums over de wereld (in de Verenigde Staten, Japan en Europa). Drie werkgebieden lijken belangrijk : proteïne ontwerp, biomimetische chemie en atomaire scanning en positionering.
9. Wanneer zal nanotechnologie worden bereikt?
Hoewel verkennende onderzoeken ons laten zien wat nanotechnologie mogelijk zal kunnen maken, stevig bouwende op de technische ervaring en de principes van de natuurwetten, bieden deze technieken geen manier om de implementatie datum te bepalen. Die zal afhangen van welke groepen beslissen het doel direct na te streven, wanneer deze beslissingen worden gemaakt, en hoeveel fondsen er in de projecten geïnvesteerd zal worden. Omdat de verschillende paden nagevolgd worden vanwege hun eigen intrinsieke voordelen, in plaats van een expliciet ontwikkelingsprogramma voor nanotechnologie op zich, zal ook zonder een opzettelijke inspanning de vooruitgang doorgaan. Elke schatting van de tijdsduur zal op zijn best slechts een geïnformeerde gok zijn. Gebruikelijke schattingen vallen in het 10-50 jaar bereik (de kortere schattingen worden vaak gegeven door diegene die bekend zijn met de Japanse onderzoeksdoelstellingen).
10. Gegeven vele onbekendheden, moet nanotechnologie worden tegengehouden?
Dit lijkt een vals alternatief. Veel wegen leiden tot nanotechnologie, oftewel via chemie, biotechnologie of natuurkunde. Duizenden bedrijven en tientallen landen volgen deze onderzoekspaden met het oog op de korte termijn voordelen die zich onderweg voordoen. Deze competitie verzekerd de doorgang van de ontwikkeling, ongeacht of een groep, land of alliantie ertegen is. Veel groepen zijn in een positie om een voorwaartse druk uit te oefenen, geen enkele zijn in de positie om het te verbieden en er voor te zorgen dat de ontwikkeling wordt stopgezet, wereldwijd en voor altijd.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten