Makrosatsning på nanoteknologi
av Ragnhild Artimo Forum 1997-02, sida 32-33, 27.02.1997
Taggar: Teman: nanoteknologi
Vid Villmanstrand tekniska bögskola LTKK arbetar man med biomaterial tillämpade för informationsteknik. Bilden visar av bakterien Halobacterium salinarium producerade, blotekniskt manipulerade proteiner (1 provrören) och (ned anför) en av dessa proteiner framställd färgsensor. Proteinerna är kusiner” till människoögats ljuskänsliga rodopsin. Genom att koppla detektorn till ett neuralnät får man ett intelligent lärande) färgSynsystem.
akroteknologin är all teknik som vi kan se och röra: vår dagliga teknik i ”normalskala’. En annan och mer finskalig kunskapskultur är mikromekanik, som också den är en etablerad teknologi jämfört med nanoteknologin,som innebär den fysikaliska ändstationen på resan mot allt mindre produkter. Exempel på tidigaste mikromekanik är bladguld, som kan göras bara 150 nanometer (miljarddels meter; miljondels millimeter) tjockt varvid det är transparent. Tekniken att hamra ut rent guld till ultratunn guldfilm - mellan två läderstycken - är över tusen år gammal. Moderna mikromekaniska tillämpningar är bl.a, kapacitiva sensorer och
Arto Salokatve, äldre forskare vid TTKK, demonstrerar SemiLabs nyförvärv MBE-reaktorn, som med två konnekterade reaktorkamrar Ber möjlighet till renare produktion av balvledarlasrar och solceller
TTKK med i jakten på blågrön laser
Wad har japanska Sony och halvledarlabbet (SemiLab internationellt!) vid Tammerfors tekniska högskola TTKK gemensamt? Jo: en lika avancerad MBE (Molecular Beam Epitaxyj-reaktor. Och liksom Sony har SemiLab ambitionssiktet inställt på blågrön laser, som skall oe viktiga genombrott i informationstekniken genom potential för tätare packande av information än tidigare. Den i december installerade reaktorn (bilden) möjliggör renare framställning av halvledarlasrar och t.ex. solcellsforskning för europeiska rymdorganisationen
ESA, ett färskt kontrakt för labbet.
SemiLab, som leds av professor Markus Pessa, förtjänar till över 60 procent själv ‘sitt uppehälle" genom forskningsuppdrag för bl.a. ESA och EU samt företag och institutioner. SemiLab är också ett av undervisningsministeriet utvalt Centre of Excellence, meriterat kunskapscenter. Pessa och labbet är engagerade i det finländska nanoteknologiprogrammet via projektet EPI-2fokuserat på avancerade epitexiella material för optoelektronik. Med epitaxiella material avses atomlagervis uppbyggda halvledarskivor, Man arbetar med nya föreningar med fosfor i stället för aluminium fö bättre egenskaper. RA €
Makrosatsning på
NANOTEKNOLOGI
NANOTEKNOLOGIN HÅLLER PÅ ATT TA SPRÅNGET FRÅN GRUNDFORSKNING TILL TILLÄMPNINGAR. NU SKALL DET FINLÄNDSKA NANOKUNNANDET GES KRITISK MASSA GENOM ETT NATIONELLT NANOTEKNOLOGIPROGRAM.
Ragnhild Artim komponenter för högteknologiprodukter. Vaisala lanserade sina mikromekaniska sensorer redan 1984, och arbetar nu på gassensorer. Exportprisbelönade Okmetic (se sid 12), enda producenten av kiselskivor i Norden, satsar på mikromekanik.
I laboratorier har forskare framställt kugghjul, elmotorer och maskiner inte större än diametern på ett hårstrå.
Tekniken bakom MEMS (MicroElectroMechanical Systems) baserar sig på fotolitografi och etsning på kiselskivor, och utvecklades redan på G60-talet. Skalan för mikromekaniska system är 1…100 mikrometer, mellan diametern på en cell och ett hårstrå. Det är grov kaliber jämfört med nanovärlden i området 1…10 nanometer, i atom- eller virusskala.
Utmaningar för nanoteknikerna är att använda molekyler och rentav enskilda atomer som byggelement för att framställa nya material och redskap på en miniatyr- och precisionsnivå av bokstavligt talat helt nya mått.
SciFi eller industristrategi?
Vem behöver molekyl- eller atomsmå redskap och komponenter? Jo: forskarna, för att finna ny kunskap. Biomedicinen, för att rädda där man förr stått hjälplös. Och industrin, för att kunna tillverka flera, mer skräddarsydda och billigare nyttigheter på alla sektorer från livsmedel till informationsteknik.
I väntan på att regeringen skall dekla “Markus Pessa
FORUM NR 2/97
MIKRO & NANO
Miikromekanik och nanoteknologi är kunskapsområden och metoder inom ett kaliberområde som inte stått den konventionella eller makroteknologin till buds. Makro (grek. makros, stor) avser det ’normala” kaliberområdet definierbart i meter, decimeter, centimeter och millimeter. Mikro (grek. mikros, liten) avser det mikroskopiska området, i måttenheter miljondels,
Nano (grek. nanos, dvärg) avser det ‘osynliga" submikroskopiska området på molekyl/atomnivå, i måttenheter betecknar prefixet miljarddels.
Lathund för att komma ihåg de minsta delarna, lägg tre nollor till’ för varje klass: milli ftusendels.10-), mikro (miljondels, 167), nano (miljarddels, 10), pico (biljondels, 10"), Ta ramsan till ett stöd för minnet milli - mikro - nano - pico rera nanoteknologin som en politisk målsättning satsar Finlands Akademi och Teknologiska utvecklingscentralen TEKES drygt 18 respektive 27 Mmk på ett treårigt nanoteknologiprogram, historiskt också genom att det är första gången FA och TEKES jobbar under samma paraply. Programmet som startat i år är en ny fokussektor inom FA:s material och strukturforskningsprogram MATRA där TEKES varit samarbetspartner sedan senaste vår.
Nanoteknologiprogrammet opererar med lätt administration: ett informellt ledningsteam inkluderar projektledare Oiva Knauuttila och specialforskare Jussi Kivikoski vid TEKES, från FA:s sida forsk- ningsdirektör Jorma Hattula och Juhani Keino- FORTS. nen, professor vid Helsingfors uni P5 Dp
Vaisala Technologies Inc., som senaste år köptes upp av amerikanska Breed Technologies, Inc., och blev VTI Hamlin Oy, är ett världsnarman inom kapacitiva sensorer, och bygger nu en egen ny fabrik i Vanda, Hittills bar bolaget arbetat inbyrt bos Vaisala Oy som det avknoppats från. Både Vaisala och VTI Hamlin är engagerade i det finländska nanoteknologiprogrammet
FORUM NR 2/97
Small World!
NANOTEKNOLOGI HANDLAR OM ATT BYGGA VÄRLDEN PÅ NYTT, ATOM FÖR ATOM. NÄR SKICKAR NASA MILJONER NANOFARKOSTER TILL ANDRA PLANETER?
Ragnhild Artim n miljonarmada av mikroskopiskt små rymdfarkoster ivägskickade till andra planeter för att utföra produktivt arbete. Miljarddelsmeterstora robotar, nanobots, som reproducerar sig själva…och uppfyller jorden. För varelser som flyttar omkring atomer under mikroskopet är ingenting omöjlig. Nanoteknologi är inte riktigt så nytt som det nu intensiva mediaintresset antyder. Den numera avlidna amerikanska fysikern Richard Feynman skisserade upp ett nanoteknologiskt baskoncept redan i en föreläsning vid California Institute of Technology år 1939. Men det är K. Eric Drexler som är Profeten och sedan 80-talet debatterat nanoteknologin och dess samhälleliga effekter(bttp://wwwforeSight.org/SciAmDebate/SciAmResponse.btmwl). Drexler, med MIT(Massachusetts Institute of Technology)-examen 1977, grundare av Foresight Institute i Kali kring atomer och sätter ihop dem till föremål, och jobbar redan med partiklar på bara 15 nanometer i diameter.
Inspirerad av Drexler startade Ralph Merkle ett nanoteknologiprojekt vid Xerox Parc i Palo Alto, Kalifornien, där Al Globus vid Ames Research Center, en division till amerikanska rymdflygstyrelsen NASA, körde honom tala i ämnet och i sin tur fick Ames att finansiera ett nanoprogram. Där jobbar nu ett forskarteam under Globus på att simulera ”programmable and replicable machines”; en av målsättningarna är att ta fram små (ett par tusen nanometer) datorer för rymdfarkoster. Och i förlängningen skicka ut dem till andra planeter för att - ja, vad? Nanodatorer är en viktig nyckel, och Globus team har tagit fram en molekylsond som kan skilja på fluoroch väteatomer. Om dessa ges värdena ‘1’ och ‘0’ är steget inte långt till en molekyldator.
fornien, har i ett par decennier En tämplig symbol Inom medicinen finns det ett drömt om maskiner som repro- för nanoteknologi naturligt intresse för nanokun ducerar sig själva, en blir två, två blir fyra osv. Om maskinerna “orde kunde vara det med järnatomer skrivna “atom” p nande: kan man tämja atomerna till kommandosoldater, är op og i japanska, som är + 9 så dessutom kan bygga Pp ecifika boppetat av IBM- Honerna p raktiskt taget gräns varor av enkla råämnen är följ- forskare (Foto:IBM) lösa, med skräddarsydda prote den ofantlig rikedom: mat fö de hungrande, hus för de hemlösa, billiga konsumentvaror, nanorobotar som går in i och reparerar den mänskliga organismen. Enda minuset är eventualiteten att de självreproducerande maskinerna tar över och konsumerar all materia för sin produktion, tills de till slut ätit upp hela den fysikaliska världen.
1989 ställde IBM-forskarna i sikte förverkligandet av Drexlers vision då de med tunnelmikroskop och ”pincett” radade xenonatomer till bokstäverna I-B-M (Forum nr 15/95), och senare med järnatomer stavade till atom på japanska (bilden). Senaste år fick Robert E Curl, Sir Harold W. Kroto och Richard E. Smalley nobelpriset i kemi för experiment med kolatombollar (Forum nr 11/96) som kan användas att manipulera andra atomer. Vid University of Southern California studerar Ari Requichas molekylrobotteam hur man flyttar om iner och DNA på menyn. Man har redan lyckats odla nervceller på kiselskivor, vilket osökt associerar till scifi-litteraturens kyborgar och androider.
Nanoteknologi är inte bara djärva futuristiska visioner, utan en seriös utmaning med etablerad forskning vid bl.a. Stanfordoch Harvard-universiteten i USA, och i Eufopa t.ex. universiteten i Hamburg och Mainz.
Tankeväckande är också att Japan startat ett tio års nanoteknologiprogram på 200 miljoner dollar. Och Finland har, som vidstående artikel förtäljer, fått sitt första nationella nanoteknologiprogram i år. &
Källor:
Yliopisto nr 17/96; Time Dec. 2, 96. Mer om nanoteknologi: bttp://sunstte.nus.sg/MEMEX nanolink.btmi hbitp//www.aeiveos.com/nanotech/ hbitp://nano.xerox.com/nano