Je zou Elon Musk verwachten, de zakenmagnaat, ingenieur en seriële ondernemer zou een fan zijn van alles wat technisch is. Ten slotte, zijn radicale ondernemingen zijn gebouwd op het tot het uiterste drijven van de wetenschap. Hij zit achter een reeks visionaire projecten, variërend van Tesla's zelfrijdende elektrische auto's en SpaceX' zelflandende herbruikbare raketten tot plannen voor 1. 000 km/u "hyperloop"-treinen. Maar het lijkt erop dat er een maximale grootte is voor Musk's technofilie. Hij twitterde onlangs dat hij denkt dat nanotechnologie "BS" is.

Mensen op Twitter waren een beetje boos over deze algemene afwijzing van een onderzoeksgebied dat een brug vormt tussen techniek, scheikunde en natuurkunde. Maar Musk hield vast aan zijn geweren, zijn bewering staven door te linken naar Uncylcopedia, een door het publiek bewerkte satirische website, Van alle dingen.

Dus is nanotech slechts een modewoord dat wordt gebruikt om wat anders saai onderzoek op te vrolijken? Of is het een echte tak van wetenschappelijke ontdekking die echt een verschil maakt voor de wereld?

Nano betekent klein, heel klein. Een nanometer is slechts een miljardste meter. Op deze schaal hebben we te maken met individuele moleculen en atomen (een koolstofatoom is ongeveer 0,3 nanometer groot). Dus nanotech gaat over het rangschikken van materie met een doorsnede tussen één nanometer en 100 nanometer in ten minste één dimensie, om bruikbare medicijnen te maken, elektronica en materialen.

Het idee om doelbewust wetenschap en techniek op deze schaal te doen, is misschien al in 1959 begonnen, met een lezing getiteld There's Plenty of Room at the Bottom door de grote natuurkundige Richard Feynman. Maar, in feite, mensen in de oudheid gebruikten nanotechnologie om verbluffende kunstwerken te maken, zonder te beseffen op welke schaal ze materie manipuleerden.

Kwantumstippen

Vandaag hebben we doelbewust nanotechnologie aangewend om ongelooflijke dingen te doen. Neem kwantumstippen. Ze klinken misschien als de naam van een Belgische indieband, maar, in feite, deze echte en ongelooflijk veelzijdige nanomaterialen worden gebruikt in medische beeldvorming, displaytechnologieën en fotovoltaïsche zonnecellen.

Een kwantumdot is een deeltje van halfgeleidend materiaal met een diameter van slechts enkele nanometers. Door hun minuscule formaat, ze hebben elektronische eigenschappen die liggen tussen wat je zou verwachten voor een enkel molecuul en een groter bulkmateriaal. Een van de meest bruikbare uitkomsten hiervan is dat de stippen fluoresceren (gloeien) met een kleur die afhangt van de grootte van het deeltje. Dit betekent dat u door de grootte van de stip aan te passen, de kleuren die ze afgeven kunt afstemmen. En die eigenschap maakt ze een ideale kandidaat voor gebruik in uw volgende flatscreen-tv.

Nanobiotechnologie

De natuur heeft een sprong op ons als het gaat om nanotech. De eiwitmoleculen die je DNA repliceren, uw voedsel verteren en infecties bestrijden zijn allemaal nano-sized machines die perfect zijn ontwikkeld om een ​​specifieke taak in uw lichaam uit te voeren. Dit maakt ze ideale plekken om inspiratie op te doen wanneer ze iets op nanoschaal proberen te construeren.

Een goed voorbeeld hiervan in actie is een techniek die bekend staat als nanopore DNA-sequencing. Deze technologie omvat eiwitten die porines worden genoemd en die normaal door bacteriën worden gebruikt om materialen de cellen binnen te laten en te verlaten. De porines worden in een membraan geplaatst om er kanalen of poriën doorheen te creëren, en vervolgens wordt een elektrisch veld aangelegd. Wanneer DNA door de poriën wordt geperst, verandert de elektrische stroom als reactie op het deel van het DNA-molecuul (de base) dat zich in de porie bevindt.

Door de stroom te meten terwijl het molecuul door de porie gaat, kun je uitzoeken wat de basen zijn waaruit het bestaat en de volgorde van het DNA bepalen. Dit kan met een razend tempo - tot 450 bases per seconde - met een klein desktopapparaat.

grafeen

Je kunt nanotech niet noemen zonder dat grafeen opduikt. Het is een wondermateriaal genoemd vanwege zijn sterkte, geleidbaarheid en elasticiteit. Bestaat uit tweedimensionale arrays van koolstofatomen gerangschikt in een honingraatpatroon, grafeenvellen kunnen slechts een paar atomen dik zijn, maar met een totale oppervlakte die dichter bij de grootte van een poster ligt.

Wanneer gemengd met harsen en kunststoffen, het resulterende materiaal zal ongelooflijk sterk en lichtgewicht zijn. Op grafeen gebaseerde composietmaterialen worden al gebruikt voor een reeks toepassingen, waaronder sportuitrusting en carrosseriepanelen. Ondertussen betekenen de elektrische eigenschappen van grafeen dat het ook batterijtechnologieën kan verbeteren.

Klinkt dat niet als iets dat een fabrikant van elektrische auto's zou willen onderzoeken?

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.