Nano-Science Center > Hvad er nanoteknologi?

Nanoteknologi

Læs om, hvad nanoteknologi er og hvilken betydning det får i fremtiden. Du kan også se en film, der handler om nanoteknologiens rolle i verden og hvordan den bringer nye og spændende opdagelser med sig - kig i boksen til højre.

Nanoteknologi - en af fremtidens teknologier

Udviklingen af nye teknologier går altid hånd i hånd med fremskridt for menneskeheden. Avancerede forsøg i laboratorierne er blevet til håndfaste forbedringer af menneskers levevilkår og sådan vil det også være i fremtiden, hvor forskerne vil få stor indflydelse på, om mennesket formår at løse de udfordringer det står overfor. Nanoteknologi er en af fremtidens vigtigste teknologier.

Hver gang forskerne har forfinet den længdeskala de arbejder på, har det betydet store fremskridt for menneskeheden. Arbejdet på mikroskalaen (en milliontedel af en meter) har for eksempel gjort det muligt at fremstille computere, internet, mobiltelefoner og al det andet elektronik, som vi omgiver os med i dag.

Nanoteknologi - at arbejde på nanoskala

Nanoteknologi er defineret ved, at man arbejder med objekter på længdeskalaen - nanoskalaen, som er fra 0,1 til 100 nanometer. En nanometer er 0,000000001 meter dvs. en milliardtedel af en meter.

Nanoteknologi er en tværfaglig videnskab, der trækker på elementer fra fysikkens, biologiens og kemiens verden. Københavns Universitet har valgt at oprette et tværfagligt center for nanoteknologi - Nano-Science Center. Her har vi siden 2001 haft nationale og internationale topforskere inden for kemi, biologi, fysik og medicin tilknyttet.

Universets bittesmå byggeklodser

Hele verden består af atomer: Lige fra computeren, du sidder ved, til Jorden, Solen, galakserne - og dig selv. De bittesmå byggeklodser - atomer er grundstoffernes mindste bestanddele. Selv hvis et menneskehår var lige så bredt som Sjælland, ville et atom stadig være under en meter bredt.

På nanoskalaen kan vi se nogle af universets mindste byggeklodser - atomer og molekyler. Atomer og molekyler er dog ikke nye opdagelser. De indgår i de fleste livsprocesser og i alle de kemiske og fysiske fænomener, som vi er omgivet af. 

Det er nyt, at vi med nanoteknologi kan se og flytte rundt på atomer og molekyler, og det er der store perspektiver i. Med nanoteknologien kan vi udvikle nye materialer og strukturer, bedre medicin og lynhurtige computere, bedre beskyttelse af miljøet og meget andet.

Scanning Probe Mikroskoperne - grundlag for nanoteknologi

Grundlaget for nanoteknologi blev skabt i 1980'erne ved opdagelsen af Scanning Probe Mikroskoperne. Det er en fælles betegnelse for Scanning Tunnel Mikroskoper (STM) og Atomic Force Mikroskoper (AFM). Mikroskoperne giver os mulighed for at ‘se' og flytte rundt på atomer på nanoskalaniveau.

Et STM bruger elektrisk strøm til "at se" med. Det sker ved hjælp af en meget præcis metalnål, en probe. Nålen er så tynd, at den ender i et enkelt atom, og nålen kan som en form for nanoskopisk finger føle hen over en overflade.

STM fra Ungdomslaboratoriet.

AFM ikke benytter sig af en elektrisk strøm, men måler i stedet den kraft, som påvirker nålens atomer. Ved at lade en laser reflektere på nålens overside, kan en fotodiode med stor nøjagtighed opfange de små bevægelser, som nålen "oplever" på sin vej hen over overfladen. Med begge disse instrumenter kan man også flytte rundt på atomer og molekyler. Og når man kan flytte rundt på atomer og molekyler kan man skabe helt nye materialer og stukturer.

Skitse af AFM.

Brug af nanoteknologi

Kulstof - både blødt og hårdt

Vi kender allerede fra naturen eksempler på, hvordan to stoffer, som består af de samme atomer kan have helt forskellige egenskaber. Det gælder for eksempel grafit og diamant. Begge stoffer består udelukkende af grundstoffet kul. Grafit er det bløde mineral, der bruges i blyanter, mens diamant er det hårdeste stof, vi kender. Den eneste forskel er, at atomerne er arrangeret forskelligt, og det giver grafit og diamant deres meget forskellige egenskaber.

Smukke, runde buckyballs

Oprindeligt troede man, at kulstof kun fandtes i tre former:

• 'Frit' kulstof (som i aske)
• Grafit
• Diamant

I 1985 opdagede tre amerikanske forskere imidlertid den såkaldte Buckminsterfuller (eller bare Buckyball), som består af 60 kulstof-atomer sat sammen i en fodboldlignende gitterstruktur. Buckyballs er således de mest runde molekyler, man kender. Forskernes fund viste sig at være en banebrydende opdagelse, der skulle få afgørende betydning for nanoteknologien. 

Model af buckyball.

Nanorør - elementer i nanoteknologisk produkter

Opdagelsen af buckyballen var især bemærkelsesværdig, fordi dens struktur er udgangspunktet for de nanorør, forskere i nanoteknologi laver i laboratoriet. Rørene er de vigtigste elementer i rigtig mange nanoteknologiske produkter. Nanorør er lange, ekstremt tynde strukturer, der udelukkende består af kulstofatomer. Mest af alt ligner rørerne små ruller af hønsenet. Nanorørene er så tynde, at der skal lægges 50.000 af dem ved siden af hinanden for at få samme tykkelse som et menneskehår.

Til gengæld kan et enkelt rør være meget langt - i dag er de længste ca. 30 cm.

Nanoteknologi i fremtidens computere

Nanorør er hule og meget elastiske. Desuden er bindingerne mellem kulstof-atomerne så stærke, at rørene er ti gange stærkere end stål, selvom de kun vejer en tiendedel. Disse egenskaber betyder, at nanorør kan bruges til at lave nye stærke og lette materialer. Nanorør kan også lede strøm, endda hurtigere end traditionelle materialer. Det skyldes rørenes regelmæssige struktur, der ikke bremser elektronerne, når de strømmer igennem. Derfor kan nanorør blive vigtige komponenter i en ny generation af lynhurtige og bittesmå computere.