Foto: BASF
Solkrämen du har på dig på stranden i Thailand, målarfärgen du använder, bilen du kör och it-prylarna du funderar på att köpa har kanske redan påverkats av nanotekniken. Nya sorters mediciner, nya sorters kläder och nya sorters byggmaterial – allt verkar kunna förändras och döpas om så att det innehåller ordet nano.
Tekniken förväntas inom bara sex år skapa två miljoner nya jobb och 7000 miljarder kronor i omsättning globalt. Låter det otroligt? Nanotekniken omsatte 450 miljarder kronor redan 2008 enbart i Tyskland och gav där arbete åt 63000 personer. De flesta i 450 små och mellanstora företag, men landet har också några av giganterna som satsar på nanoteknik, som BASF, Siemens och Carl Zeiss.
Jämfört med informationsteknologin är emellertid utvecklingen mer smygande. Nanotekniken tvingar oss inte att ta ställning till nya sätt att umgås, som Facebook och Twitter. It-folket omger sig gärna med ett flertal uttryck som bara nödtorftigt försvenskas. Nanoteknologerna talar inte med fullt så hög röst.
Ett skäl är att företagen som lanserar produkter med nanopartiklar inte alltid vill stoltsera med det. Industrin kämpar mot att det ska bli obligatoriskt att märka produkter som innehåller nanopartiklar. De är rädda för att det uppstår samma debatt som när genmodifierade växter började utvecklas.
–Tyvärr har den enorma potentialen som nanotekniken innebär för att lindra världens problem sin motbild i risken att den orsakar nya skador. Det finns en legitim oro för att partiklar i nanostorlek, som den nya tekniken använder, kommer att påverka människors hälsa och miljön, skriver Food & Water Watch, en amerikansk organisation som övervakar hur företagen påverkar mat och vatten.
Men först en definitionsfråga: Vad är det egentligen som menas med nanotekniken? Nano är grekiska för dvärg. Det handlar med andra ord om små partiklar, även om uttrycket dvärg inte fångar in hur extremt små partiklarna är.
En nanometer (nm) är en miljarddels meter. En tidningssida är hundratusen nanometer tjock, så det blir nästan svindlande svårt för tanken att hänga med. En atom är 0,1 nanometer och ett varv i DNA-spiralen är 3,4 nanometer.
Nanotekniken omfattar det som är mellan 1 och 100 nm. Det handlar om att bilda nya, användbara material, komponenter och system i den storleken på ett sätt där man har kontroll över processen och uppnår önskat resultat.
Det första hindret som måste övervinnas var att kunna se de partiklar man skapar. Vanligt ljus har en våglängd på 550 nanometer. Det går bara att skilja två punkter som ligger minst halva det avståndet ifrån varandra, det vill säga 275 nanometer. Om det bara fanns vanliga ljusmikroskop hade nanotekniken inte kommit långt. De förstorar bara 2500 gånger som mest.
Först med elektronmikroskop, som utnyttjar att elektronernas våglängd bara är 0,006 nanometer, kunde man på mitten av 1950-talet förstora 100000 gånger. Med så kallad sveptunnelmikroskop som är ännu kraftigare kunde man börja särskilja atomer.
Men även om man kan studera så små partiklar – hur kan man tillverka nya material i tillräckligt stora mängder för att det ska kunna bli kommersiellt?
Svaret: Under de rätta omständigheterna organiserar sig atomerna spontant på ett nytt sätt. Kolatomer kan både uppträda som det hårdaste ämnet i världen, diamant, och som ett av de mjukaste, i form av grafit. Och allt beroende på hur de är organiserade. Nanotekniken visade att kolatomerna också kan organiseras på flera andra sätt.
De kan binda sig i ett fem- och sexkantigt mönster på samma sätt som en fotboll sys ihop för att bilda en boll som består av 60 atomer. Eller också kan de uppträda som flak, som kallas grafen (med betoning på sista stavelsen). Det framställdes för första gången i ren form så sent som 2004. Till skillnad från grafit består grafen av bara ett enskilt lager av kolatomer ordnat i ett sexhörnigt mönster, på samma sätt som ett hönsnät.
När flera flak rullas ihop bildar de rör med en diameter på 10 nanometer. Flaken kan rullas på tre olika sätt, där de två mest intressanta kallas för länstol (av engelskans armchair) respektive sicksack (alla andra sorter kallas för kirala).
Länstolsrören leder ström extremt väl. När elektroner strömmar igenom en vanlig kopparledning stöter de hela tiden bort i atomer på sin väg genom ledningen.
Kollisionerna leder till en energiförlust hos elektronerna samtidigt som värme bildas. I ett nanorör är emellertid diametern så liten att elektronerna inte uppför sig som partiklar, utan som vågor. De rör sig genom rören nästan utan motstånd och nästan utan att utveckla värme.
Därmed har nanotekniken byggstenarna som gradvis kommer att ersätta kislet för att kunna miniatyrisera datorerna ytterligare. Nanorören har också andra egenskaper, de är 100 gånger starkare än stål och har använts i en del mer alldagliga produkter som golfklubbor, racercyklar och tennisracketar.
När produktionskostnaderna minskar kan de börja användas för att tillverka lättare flygplan och vindkraftverk med starkare och lättare vingar.
Kolnanorören representerar bara en mängd olika sorters nanopartiklar som kan kombineras på olika sätt. Möjligheterna för nya eller förbättrade produkter uppstår i skärningspunkten för vad som är tekniskt och kommersiellt möjligt att uppnå.
Det finns inget speciellt nanoteknikområde – men inte heller något område som inte kommer att påverkas av nanotekniken.


