Introduksjon til nanoteknologi

Nanoteknologien og dens ulike disipliner klassifiseres i større og større grad som fremtidens teknologi verden over. Som nøkkel- og tverrsnittsteknologi, har den vist seg svært anvendelig i Tyskland. Produktenes fremtidige konkurranseevne vil i hovedsak avhenge av utviklingen av nanokosmos når det gjelder en lang rekke viktige tyske bransjer, f.eks. bilteknologi, kjemi, farmasi, informasjonsteknologi eller optikk. Nanoteknologien åpner for nye markedsmuligheter ved å virkeliggjøre mindre, raskere, mer effektive og mer intelligente systemkomponenter for nye produkter, som får markant bedre og delvis splitter nye funksjonaliteter.

Selv om mange produkter med nanoteknologiske komponenter allerede er etablert i markedet, vil en stor del av nanoteknologien bli konvertert til produkter innen få år, og for noen om få tiår.

Nanoteknologimarkedet som hadde et globalt volum på 54 milliarder euro i 2001, vil øke til 220 milliarder i år 2010, anslår DG-banken.

Figur 1: Utviklingen av nanoteknologimarkedet

Den industrielle erobringen av nanodimensjoner fikk en global start med oppdagelsen av tilgangsmulighetene i de individuelle elementene i materialene, samt den økte forståelsen for selvorganiseringen til disse elementene.

Når det gjelder geometri, betyr forstavelsen "nano" (gresk: dverg) en størrelse som er tusen ganger mindre enn størrelsen til vanlige elementer på mikrometernivå (1 nm tilsvarer en milliontedel av mm). Denne størrelsen får vi ved å bruke nye, fysiske instrumenter og fremgangsmåter gjennom ytterligere miniatyrisering av dagens mikrosystemer, samt ved å bruke konstruksjoner fra levende organismer og livløse ting i naturen når det gjelder selvorganiserende sammensetning av elementer. Når atom- og molekyldimensjonene beherskes, vil det komme krav til langsiktig bestandig optimering av produktegenskapene innen sterkstrømteknikk (brenselceller, batterier, solceller, gassbeholdere etc.), miljøteknologi (materialkretser, avfallsdeponering, rengjøring etc.) samt informasjonsteknologi (høysikre minner, effektive prosessorer etc.), men også innen helse og aldring. I tillegg til innovasjonsgevinsten, handler det også om å generere jobber i Tyskland, samt sikre eksisterende jobber i den globale konkurransen. Dette gjelder hovedsakelig bruken av nye egenskaper fra nanoteknologien, som på den ene side er basert på geometriske størrelser og på den andre siden på de materialspesifikke særegenhetene til nanostrukturene.

Derfor diskuteres egenskapene til nanosystemer i sammenheng med de teknologiske mulighetene, og ikke i sammenheng med f.eks. spesielle mål for informasjonsteknologi og biologisk vitenskap.

På grunn av utnyttelsen av denne nanometer-dimensjonen, har innovasjonshastigheten ført til at man i løpet av undersøkelsen av de fysiske grunnegenskapene allerede har sendt de første produktgruppene ut på verdensmarkedet. Disse har fått stor suksess takket være bruken av nanoproporsjonal arkitektur med nye makroskopiske egenskaper.

For å utvikle nanosystemer, er det tatt i bruk to ulike forsknings- og utviklingsmetoder, og som benyttes innen følgende disiplin:

På den ene siden forsøker vi å forstå de løpende prosessene i naturen samt å anvende den innhentede kunnskapen i fagrelaterte spørsmål. Denne økende forståelsen for selvorganiserende strukturer og funksjonsenheter anvendes spesielt innen biovitenskap og utvikling av nye materialer.

På den andre siden har man valgt å gå veien om nanometerdimensjoner når det gjelder "døde" ting i naturen ved konstant å produsere små strukturer og egenskaper i nye materialer. Dette er utnyttet spesielt innen elektronikk, optoelektronikk og produksjon av følere.

De industrielle mulighetene øker i kombinasjon med en teknologi som for det første er kunstigere drevet og for det andre mer evolusjonsdrevet for å sikre høy effektivitet og tilstrekkelig reproduserbarhet.

Ekspertene mener at det største potensialet for innovasjoner kommer fra nanoverdenen i kombinasjon med begge disse utviklingsretningene.

Derfor er det nødvendig med en ny innovasjonsorientert tilnærmingsmåte, som korresponderer med den tverrfaglige naturen til dette teknologiområdet. Selv om teknologier for avklaring og direkte inngripen i konstruksjonsplaner i levende og døde elementer anses som gjennomførbare, estimerer internasjonalt anerkjente eksperter at dagens mulige innovasjonsprodukter allerede er gitt en lignende betydelig utvikling som man tidligere opplevde med informasjonsteknologien etter oppfinnelsen av transistoren og produksjonen av integrerte kretser.

Nanoteknologien gis delvis en epokegjørende betydning, etter som tverrfaglig og bransjeomfattende prosedyrer ikke bare kan bidra med markedsdefinerende bidrag for den fortsatte utviklingen av mikroelektronikk, men også for flere høyteknologiske domener. Det oppnåelige kriteriet for en ideell atomr og molekylær regulering av makroskopiske produktegenskaper, er like fasinerende for produsenten som for kunden. Deres dominans innen verdensomspennende konkurranse, som er i full gang, er helt avgjørende for suksessen. Det forventes at teknologien vil være svært viktig i varemarkedet og på arbeidsmarkedet i det 21. århundre.