Albert Einstein

w jednym z rozdzia∏ów swojej

pracy doktorskiej obliczy∏ wielkoÊç czàsteczki cukru. Zrobi∏
to, opierajàc si´ na danych doÊwiadczalnych dotyczàcych dy-
fuzji tych czàsteczek w wodzie. Stwierdzi∏, ˝e ka˝da z nich
ma Êrednic´ oko∏o 1 nm. Nanometr – jedna miliardowa me-
tra – to kwintesencja ma∏oÊci. To 10 atomów wodoru u∏o˝o-
nych jeden za drugim, jedna tysi´czna d∏ugoÊci bakterii, jed-
na milionowa ∏ebka od szpilki, jedna miliardowa d∏ugoÊci
Êwietnie umi´Ênionej nogi Michaela Jordana. Nanometr to
dziÊ tak˝e wielka szansa dla badaczy.

Po niemal stu latach od tamtego stwierdzenia obiekty o roz-

miarach nanometrów budzà wielkie zainteresowanie naukow-
ców. Gdyby Einstein by∏ dziÊ doktorantem poszukujàcym obie-
cujàcej drogi do kariery, jego opiekun z pewnoÊcià namawia∏by
go do zaj´cia si´ ma∏ymi obiektami. „Nanotechnologia, Al-
bercie, tylko nanotechnologia” – tak by brzmia∏a jego rada.

Nanotechnologia to obecnie – po badaniach biomedycz-

nych (walka z rakiem) i zwiàzanych z obronnoÊcià (budowa
tarcz przeciwrakietowych) – najdynamiczniej rozwijajàca si´
dyscyplina nauki i techniki. Jest wielkim zbiorem wszystkie-
go, co wià˝e si´ z wytwarzaniem maleƒkich przedmiotów,

które mogà kiedyÊ okazaç si´ przydatne. Czerpie do woli z fi-
zyki cia∏a sta∏ego, materia∏oznawstwa, biologii molekularnej
i chemii. Naukowcy, którzy do niedawna uwa˝ali si´ za ma-
teria∏oznawców czy chemików organików, dziÊ przemiano-
wali si´ na nanotechnologów.

PuryÊci akademiccy woleliby zapewne, ˝eby nazywano ich in-

˝ynierami obiektów mezoskopowych, lecz tylko s∏owo „nano”
brzmi dziÊ w∏aÊciwie. Chyba po raz pierwszy od czasu, gdy fir-
ma Du Pont wylansowa∏a slogan „Better things for better li-
ving through chemistry” (chemia tworzy lepsze rzeczy, aby ˝y-
∏o nam si´ lepiej), uda∏o si´ naukowcom manipulujàcym
czàsteczkami tak zr´cznie przykuç uwag´ publicznà, a zw∏asz-
cza zyskaç poparcie legislatorów z Waszyngtonu, którzy trzy-
majà kies´ z pieni´dzmi na badania. „Musisz mieç coÊ nowe-
go, pasjonujàcego i wystrza∏owego, by przekonaç ludzi decy-
dujàcych o bud˝ecie, ˝e warto daç ci wi´cej pieni´dzy” – mó-
wi Duncan Moore, by∏y urz´dnik Bia∏ego Domu, który pomóg∏
administracji Clintona zorganizowaç pieniàdze – du˝e jak na
coÊ, co nie jest tarczà przeciwrakietowà – na nanotechnologi´.

Og∏oszona przez prezydenta Billa Clintona Narodowa Ini-

cjatywa Nanotechnologiczna (NNI – National Nanotechno-

24

ÂWIAT NAUKI LISTOPAD 2001

Ma∏e jest

wielkie

Gary Stix

Nanotechnologia to dziÊ modny temat.

Lecz czy spe∏ni oczekiwania? I có˝ to u licha jest?

WPROWADZENIE

logy Initiative) jest programem mi´dzyresortowym, majàcym
na celu zdynamizowanie badaƒ w zakresie nauk fizycznych
i technicznych. W roku finansowym, który skoƒczy∏ si´ 30
wrzeÊnia tego roku, nak∏ady na te badania wzros∏y do 422 mln
dolarów – o 56% w porównaniu z rokiem poprzednim –
a w kolejnym roku powinny zwi´kszyç si´ o dalsze 23%, na-
wet przy ci´ciach, jakie zapowiedzia∏a administracja Busha
w bud˝etach wi´kszoÊci instytucji federalnych finansujàcych
badania i prace rozwojowe. Nanomania kwitnie na ka˝dym
kroku. Na uniwersytetach istnieje ju˝ ponad 30 nanotechno-
logicznych oÊrodków badawczych i zespo∏ów interdyscyplinar-
nych, podczas gdy dwa lata temu by∏o ich niespe∏na 10. Ten-
dencja ta dotyczy zresztà nie tylko USA. Wed∏ug danych
National Science Foundation (NSF), ca∏kowite nak∏ady na
nanotechnologi´ w innych krajach wzros∏y z 316 mln dolarów
w roku 1997 do 835 mln w tym roku.

Zainteresowanie nanoÊwiatem rozbudzajà te˝ – w niezdrowy

sposób – wizje niektórych futurologów wieszczàcych biblijnà
d∏ugoÊç ˝ycia ludzkiego i nieprzebrane bogactwo lub – prze-
ciwnie – masowà zag∏ad´ za sprawà legionów samoreprodu-
kujàcych si´ w niekontrolowany sposób robotów, nieco tylko

wi´kszych od einsteinowskiej czàsteczki cukru. (JeÊli chcesz si´
czegoÊ wi´cej dowiedzieç o „erze samorozmna˝ajàcych si´
dóbr konsumpcyjnych, superzdrowia, superekonomii i wyna-
lazków niemo˝liwych do dokonania w pierwszym stadium in-
dustrializacji” – zajrzyj na stron´ internetowà czasopisma
NanoTechnology

: http://planet-hawaii.com/nanozine/)

Gdy prezydent Clinton og∏asza∏ w ubieg∏ym roku urucho-

mienie inicjatywy nanotechnologicznej, jego przemówienie
by∏o pe∏ne wizji, lecz ma∏o konkretne. Nanotechnologia – po-
wiedzia∏ – mo˝e sprawiç, ˝e ca∏a Biblioteka Kongresu zmie-
Êci si´ w urzàdzeniu wielkoÊci kostki cukru i powstanà mate-
ria∏y 10 razy wytrzymalsze od stali, a przy tym wielokrotnie
od niej l˝ejsze. Nie da si´ jednak tego zbyç stwierdzeniem,
˝e po raz kolejny polityk wykaza∏ si´ analfabetyzmem nauko-
wym. Jest te˝ prawdà, ˝e naukowcy nie ca∏kiem wiedzà, co
majà na myÊli, gdy mówià o nanotechnologii. „Zale˝y, kogo si´
zapyta – powiedzia∏ na zesz∏orocznym sympozjum nanotech-
nologicznym Steven M. Block, biofizyk ze Stanfordu, starajàc

LISTOPAD 2001

ÂWIAT NAUKI

25

MIKROSKOP SI¸ ATOMOWYCH

u˝ywany do analizy powierzchni i mani-

pulowania czàsteczkami jest symbolem rewolucji nanotechnologicznej.

IL

USTRACJA: FELICE FRANKEL; WSPÓ¸PRACA TECHNICZNA: J. CHRISTOPHER L

OVE

si´ zdefiniowaç t´ dziedzin´. – Sà tacy, którzy najwyraêniej sto-
sujà ten termin, by nazwaç to, co sami robià, w przeciwieƒ-
stwie do tego, co robià wszyscy inni.”

Có˝ wi´c to jest?

ISTOTNIE

,

NIE

¸ATWO

podaç definicj´. Cz´Êç nanotechnologii

wcale nie jest nano, gdy˝ zajmuje si´ obiektami o rozmiarach
rz´du mikrometrów (milionowych cz´Êci metra), a wi´c tysiàc
razy wi´kszymi od nanometra. Ponadto w wielu przypadkach
nanotechnologia nie jest bynajmniej technologià, lecz bada-
niami naukowymi struktur majàcych przynajmniej jeden wy-
miar nie wi´kszy ni˝ kilkaset nanometrów (Einstein te˝ by∏ ra-
czej nanonaukowcem ni˝ nanotechnologiem). A wreszcie
trzeba zauwa˝yç, ˝e wiele zagadnieƒ nanotechnologicznych
znamy ju˝ od dawna. Na przyk∏ad czàstek w´gla o rozmia-
rze nanometrów (sadzy) zacz´to u˝ywaç w produkcji opon
jako dodatku zwi´kszajàcego ich wytrzyma∏oÊç sto lat temu,
a wi´c na d∏ugo zanim przedrostek „nano” narobi∏ tyle szumu.
A szczepionki, które cz´sto zawierajà czàsteczki bia∏ek o roz-
miarze z zakresu nanometrów, te˝ mo˝na przecie˝ zaliczyç do
wynalazków z tej dziedziny.

Lecz jest jednak coÊ szczególnego w nanonauce i nanotech-

nice. Âwiat nano to dziwaczne pogranicze Êwiata pojedyn-
czych atomów i czàsteczek (w którym rzàdzà prawa mecha-
niki kwantowej) i Êwiata makroskopowego (w którym
wi´kszoÊç w∏asnoÊci materia∏ów wynika ze zbiorowego za-
chowania si´ bilionów atomów, niezale˝nie, czy jest to stalo-
wy pr´t, czy nadzienie w ciasteczkach). Na samym koƒcu,
w okolicach nanometra, nanolandia zderza si´ z podstawowy-
mi sk∏adnikami materii. Definiuje najmniejsze struktury
w przyrodzie i ustala Êcis∏à granic´ kurczenia si´: po prostu
nie da si´ zbudowaç niczego mniejszego.

Przyroda tworzy nanostruktury od miliardów lat. Mihail C.

Roco, odpowiedzialny w NSF za inicjatyw´ nanotechnologicz-
nà, wie jednak, jak odró˝niç nowà nanotechnologi´ od starej.
Nowa musi spe∏niaç trzy kryteria: po pierwsze – badane struk-
tury powinny mieç przynajmniej jeden wymiar nie wi´kszy
ni˝ 100 nm, po drugie – w procesie ich wytwarzania w∏aÊciwo-
Êci fizyczne i chemiczne powinny daç si´ kontrolowaç, po trze-
cie – musi istnieç mo˝liwoÊç budowania z nich wi´kszych
obiektów. Wielkie zainteresowanie nanostrukturami bierze si´
stàd, ˝e mogà one mieç korzystniejsze od wi´kszych struktur
w∏aÊciwoÊci elektryczne, chemiczne, mechaniczne lub optycz-
ne. Jednak mniejszy nie zawsze oznacza lepszy [patrz: Mi-
chael Roukes „Feynman mia∏ racj´”, s. 40].

Nanotechnologia odpowiadajàca definicji Roki istnieje ju˝

dziÊ. Warstwy niemagnetyczne, z których jedna ma gruboÊç
mniejszà ni˝ 1 nm, umieszczone mi´dzy warstwami materia-
∏ów magnetycznych s∏u˝à do produkcji g∏owic dysków twar-
dych o czu∏oÊci wielokrotnie wi´kszej ni˝ we wczeÊniejszych
uk∏adach, dzi´ki czemu na powierzchni dysku mo˝na zapi-
saç wi´cej danych. Technologia g∏owic o gigantycznym magne-
tooporze, wprowadzona w roku 1997, jest dziÊ podstawà pro-
dukcji przemys∏owej, której wartoÊç ocenia si´ na wiele
miliardów dolarów.

Nowe technologie wymagajà nowych narz´dzi – w tym

przypadku przyrzàdów do obrazowania pojedynczych czà-
steczek lub atomów i manipulowania nimi. Sztandarowymi
urzàdzeniami rewolucji nanotechnologicznej sà mikroskopy
skaningowe – przede wszystkim skaningowy mikroskop tu-

Makro, mikro, nano

Jak ma∏y jest nanometr? Zwi´kszajàc powi´kszenie skokami
o czynnik 10, przechodzimy od widoku wierzchu d∏oni do
– na poziomie 1 nm – nukleotydów tworzàcych DNA.
Kraw´dê ka˝dego obrazu jest 10 razy d∏u˝sza od kraw´dzi
sàsiedniego obrazka o wi´kszym powi´kszeniu.
Czarny kwadracik zakreÊla obszar nast´pnego przybli˝enia.

ZDJ¢CIA: © BIBLIOTEKA SCIENTIFIC AMERICAN, ZA ZGODÑ W

. H

. FREEMAN AND COMP

ANY

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 cm

1 cm

1 mm

100

m

m

10

m

m

1

m

m

100 nm

10 nm

1 nm

Z klasycznej ju˝ ksià˝ki Pot´ga dziesi´ciu
Philipa i Phylis Morrisonów oraz biura
Charlesa i Raya Eamesów.

D¸O¡

BIA¸E CIA¸KO KRWI

DNA

nelowy i mikroskop si∏ atomowych – pozwalajàce otrzymaç ob-
razy pojedynczych atomów, a tak˝e przemieszczaç atomy
z miejsca na miejsce. W laboratorium badawczym firmy IBM
w Zurychu zamontowano ostrza wielkoÊci kilku nanometrów,
u˝ywane w mikroskopie si∏ atomowych, na ponad tysiàcu
dêwigni na powierzchni mikrokoÊci krzemowej. Ostrza Mil-
lipede – bo tak nazwano to urzàdzenie – mogà zapisywaç na
powierzchni warstwy polimeru dane cyfrowe, których g´-
stoÊç jest nawet 20 razy wi´ksza od g´stoÊci zapisu najlep-
szych produkowanych dziÊ dysków twardych.

Nanostruktury mo˝na wytwarzaç w ró˝ny sposób. W me-

todzie „z góry na dó∏” technolodzy – niczym rzeêbiarze – mo-
delujà powierzchni´, dodajàc do niej lub usuwajàc nieco sub-
stancji. Tak powstajà mikrokoÊci o Êcie˝kach – wed∏ug
najnowszych doniesieƒ – niewiele szerszych od 100 nm. Me-
toda „z do∏u do góry” polega z kolei na wykorzystaniu zja-
wiska samoorganizacji do uzyskania wi´kszych struktur. Ko-
rzysta si´ w niej z tego, ˝e w odpowiednich warunkach ato-
my lub czàsteczki tworzà samorzutnie uk∏ady uporzàdko-
wane. Tak powstajà nanorurki, czyli cylindry grafitowe o nie-
zwyk∏ych w∏aÊciwoÊciach elektrycznych [patrz: George M.
Whitesides i J. Christopher Love „Sztuka budowania bardzo
ma∏ych struktur”, s. 30].

WyjÊç poza krzem

Z NANOTECHNOLOGI

Ñ

wià˝e si´ te˝ nadzieje na dalsze zmniejsze-

nie rozmiarów obwodów sk∏adowych mikrouk∏adów (koÊci)
elektronicznych. Firmy komputerowe dysponujàce du˝ymi
laboratoriami badawczymi, jak IBM i Hewlett-Packard, uru-
chomi∏y w∏asne programy nanotechnologiczne. Uk∏ady na-
noelektroniczne najprawdopodobniej zastàpià konwencjo-
nalnà elektronik´ krzemowà, gdy ta stanie si´ przestarza∏a –
co zapewne nastàpi za 10–25 lat. Mo˝na si´ o to zak∏adaç,
choç mo˝e nie na serio. Nikt bowiem nie jest dziÊ w stanie
przewidzieç, czy elektronika oparta na nanorurkach lub innych
nowych strukturach pozwoli na zachowanie tempa sta∏ego
ulepszania parametrów koÊci komputerowych bez podobne-
go wzrostu kosztów produkcji, co charakteryzuje dzisiejsze
technologie krzemowe [patrz: Charles M. Lieber „Niewiary-
godnie ma∏e obwody”, s. 48].

Nawet jeÊli tranzystory czàsteczkowe nie b´dà s∏u˝y∏y do

zmagania si´ z zerami i jedynkami w procesorze Pentium
XXV, to uk∏ady elektroniczne wytworzone przez nanotech-
nologów przypuszczalnie oka˝à si´ przydatne do badania
tajemnic maszyny najmniejszej z mo˝liwych: komórki bio-
logicznej. Nanobiotechnologia znajduje ju˝ pierwsze zasto-
sowania, podczas gdy nanokomputery postkrzemowe czeka-
jà jeszcze na swego wynalazc´ [patrz: A. Paul Alivisatos „Ma∏e
mo˝e wi´cej”, s. 56]. Nic dziwnego – do badania aktywnoÊci
komórkowej potrzeba wzgl´dnie niewielu nanoznaczników
z materia∏u pó∏przewodnikowego, a nanokomputer wyma-
ga zgodnej wspó∏pracy miliardów czy bilionów tranzysto-
rów. Powsta∏a ju˝ nawet firma – Quantum Dot Corporation

– wykorzystujàca pó∏przewodnikowe kropki kwantowe jako
znaczniki w doÊwiadczeniach biologicznych, poszukiwaniu
nowych leków, testach diagnostycznych i innych podobnych
zastosowaniach.

Pierwsze zastosowania nanotechnologii poza biologià to

wykorzystanie nanoczàstek do poprawy podstawowych w∏a-
ÊciwoÊci materia∏ów. Na przyk∏ad jedna z pierwszych firm
nanotechnologicznych obecnych ju˝ na gie∏dzie – Nano-
phase Technologies – wytwarza czàstki tlenku cynku o roz-
miarach nanometrów do produkcji filtrów przeciws∏onecz-
nych. Pozwalajà one na uzyskanie przezroczystoÊci kremu,
który jest normalnie bia∏y, poniewa˝ te maleƒkie czàstki nie
rozpraszajà Êwiat∏a widzialnego.

LISTOPAD 2001

ÂWIAT NAUKI

27

1970

Nak∏ady na badania w miliardach

dolarów (wed∏ug war

toÊci sta∏ej)

1975

1980

1985

Rok bud˝etowy

NAUKI BIOLOGICZNE

1990

1995

2000

0

5

10

15

20

NAUKI TECHNICZNE

NAUKI FIZYCZNE

NAK¸ADY NA BADANIA W WYBRANYCH DYSCYPLINACH

èród∏o: National Science Foundation

1997

1998

1999

2000

2001

2002*

Rok bud˝etowy

èród∏o: Senat USA oraz National Science Foundation

UDOKUMENTOWANE WYDATKI
KRAJÓW INNYCH NI˚ USA

RZÑDOWE WYDATKI USA

NAK¸ADY NA NANOTECHNOLOGI¢

*Proponowane

wydatki

0

200

400

600

800

1000

Nak∏ady na badania w milionach

dolarów (wed∏ug war

toÊci bie˝àcej)

Poczàtek NNI

SKOK W GÓR¢:

Narodowa Inicjatywa Nanotechnologiczna (NNI), roz-

pocz´ta w roku bud˝etowym 2001, ma pomóc zachowaç konkurencyj-
noÊç Stanów Zjednoczonych w Êwiatowych wydatkach na nanotechno-
logi´ (górny wykres). Dzi´ki tej inicjatywie nastàpi tak˝e znaczny wzrost
nak∏adów na nauki fizyczne i techniczne, który by∏ ostatnio niewielki
w porównaniu ze wzrostem nak∏adów na nauki biologiczne (dolny wykres).

Uk∏ady nanoelektroniczne najprawdopodobniej zastàpià

konwencjonalnà elektronik´ krzemowà, gdy ta stanie si´

przestarza∏a. Mo˝na si´ o to zak∏adaç, choç mo˝e nie na serio.

NINA FINKEL

W amerykaƒskiej inicjatywie nanotechnologicznej chodzi

jednak o cele ambitniejsze ni˝ krem chroniàcy przed s∏oƒ-
cem. Zak∏ada si´, ˝e materia∏y nanotechnologiczne pozwolà
na zmniejszenie wielkoÊci, masy i niezb´dnej mocy statków
kosmicznych, opracowanie czystych technologii produkcyj-
nych, w których powstawanie niepo˝àdanych produktów
ubocznych zostanie ograniczone do minimum, oraz na wy-
tworzenie na drodze in˝ynierii molekularnej pestycydów ule-
gajàcych biodegradacji. Dziedzina jest tak rozleg∏a – a bada-

nia niektórych jej obszarów ledwie si´ zacz´∏y – ˝e pojawia-
jà si´ g∏osy powàtpiewania, czy te ambitne cele technologicz-
ne nie b´dà musia∏y czekaç na urzeczywistnienie nawet 20 lat.
„Nanotechnologia obiecuje bardzo wiele, ale niektórzy na-
ukowcy przyznajà, ˝e jej zakres jest niezbyt precyzyjnie okre-
Êlony i wi´kszoÊç dzisiejszych zapowiedzi nie ma oparcia
w wiarygodnej analizie naukowej” – stwierdza raport Biura
Analiz Kongresu USA.

Nanomarzenia

W KA

˚DYCH NOWYCH BADANIACH

wyst´puje element ryzyka. Na-

notechnolodzy sà jednak w szczególnie trudnym po∏o˝eniu. Tej
powa˝nej dziedzinie odbiera szacunek fakt, ˝e kojarzy si´ jà
z wizjami szalonych futurologów, którzy upatrujà w niej dro-
gi do nanoutopii – niespotykanego dostatku, przemys∏u nie
zanieczyszczajàcego Êrodowiska czy nawet czegoÊ w rodza-
ju ˝ycia wiecznego.

W roku 1986 – pi´ç lat po wynalezieniu przez badaczy z la-

boratorium firmy IBM, Gerda Binninga i Heinricha Rohrera,
skaningowego mikroskopu tunelowego, za co uhonorowano
ich Nagrodà Nobla – sensacj´ wzbudzi∏a ksià˝ka K. Erica
Drexlera Engines of Creation (Silniki stworzenia) przedsta-
wiajàca wizj´ samoreprodukujàcych si´ nanomaszyn zdol-
nych do wytworzenia praktycznie wszelkich dóbr material-
nych, a tak˝e odwrócenia procesu globalnego ocieplenia,
likwidacji chorób i znacznego wyd∏u˝enia ˝ycia ludzkiego.
Profesorowie na uniwersyteckich posadach, prowadzàcy ba-
dania za granty przyznawane przez NSF, wyÊmiali te pomy-
s∏y jako absurdalne.

Lecz ta wizjonerska aura, która odtàd towarzyszy nanotech-

nologii, mo˝e mieç tak˝e dobre strony. Dla niespecjalistów na-
notechnologiczne przepowiednie Drexlera w pociàgajàcy spo-
sób zatar∏y granic´ mi´dzy naukà a fantazjà. Historie
o maszynach do regeneracji komórek, które sprawià, ˝e znik-
nie problem starzenia si´, czy o maszynach, które wytworzà
w domu wszelkie wiktua∏y, nie odbierajàc ˝ycia zwierz´tom
i roÊlinom, pomog∏y rozbudziç fascynacj´ rzeczami ma∏ymi.
Fakt ten wykorzystali potem – Êwiadomie lub nie – autentycz-
ni naukowcy, by zwróciç uwag´ na swoje projekty, wprawdzie
nie tak zachwycajàce, lecz za to znacznie bli˝sze rzeczywisto-
Êci. Z pewnoÊcià zaliczenie projektu badawczego do nano-
technologii czyni go z miejsca bardziej atrakcyjnym ni˝ mówie-
nie, ˝e dotyczy materia∏ów mezoskopowych.

Wizje Drexlera mogà te˝ naprawd´ przyciàgnàç ludzi do

nauki. Jego przepowiednie sta∏y si´ inspiracjà dla wielu au-
torów ksià˝ek fantastycznonaukowych [patrz: Graham P. Col-
lins „Szamani rzeczy najmniejszych”, s. 76]. Odbierane jako
fantastyka naukowa, a nie dos∏owna prognoza przysz∏oÊci,
opisy nanotechnologii w ksià˝kach Drexlera mogà pe∏niç po-
dobnà rol´, jakà Star Trek odegra∏ w rozbudzeniu zaintereso-
wania nastolatków podró˝ami kosmicznymi, dzi´ki czemu
niektórzy z nich wybrali karier´ w dziedzinie astronautyki
lub astrofizyki.

28

ÂWIAT NAUKI LISTOPAD 2001

3.5 mld lat temu

Powstajà pierwsze ˝ywe komórki. Zawarte

w nich biomaszyny o nanometrowych rozmiarach s∏u˝à
do manipulacji genami i dostarczania energii.

400 p.n.e.

Demokryt wprowadza termin „atom”,

co w starogreckim oznacza „niepodzielny”.

1905

Albert Einstein publikuje artyku∏, w którym Êrednic´

czàsteczki cukru szacuje na oko∏o 1 nm.

1931

Max Knoll i Ernst Ruska tworzà mikroskop elektronowy

pozwalajàcy uzyskaç obrazy obiektów o rozmiarach poni˝ej 1 nm.

1959

Richard Feynman wyg∏asza s∏ynny wyk∏ad pt. „Ni˝ej jest

jeszcze mnóstwo miejsca” o perspektywach miniaturyzacji.

1968

Alfred Y. Cho, John Arthur i ich wspó∏pracownicy z Bell

Laboratories wynajdujà metod´ epitaksji z wiàzek molekularnych,
pozwalajàcà nak∏adaç na powierzchni´ warstwy jednoatomowe.

1974

Norio Taniguchi wymyÊla termin „nanotechnologia”

na okreÊlenie obróbki z dok∏adnoÊcià mniejszà od 1

mm.

1981

Gerd Binnig i Heinrich Rohrer budujà skaningowy mikroskop

tunelowy pozwalajàcy na obrazowanie pojedynczych atomów.

1985

Robert F. Curl, Jr., Harold W. Kroto i Richard E. Smalley

odkrywajà fullereny, czàsteczki w´gla w kszta∏cie pi∏ki futbolowej,
majàce Êrednic´ oko∏o 1 nm.

1986

K. Eric Drexler publikuje ksià˝k´ futurologicznà Engines

of Creation

, popularyzujàcà nanotechnologi´.

1989

Donald M. Eigler z firmy IBM uk∏ada z pojedynczych

atomów ksenonu napis IBM.

1991

Sumio Iijima z firmy NEC w Tsukubie w Japonii odkrywa

nanorurki w´glowe.

1993

Warren Robinett z University of North Carolina i R. Stanley

Williams z University of California w Los Angeles budujà
uk∏ad rzeczywistoÊci wirtualnej po∏àczony ze skaningowym
mikroskopem tunelowym, który pozwala u˝ytkownikowi widzieç
atomy i ich dotykaç.

1998

Zespó∏ Ceesa Dekkera z Politechniki w Delft w Holandii

tworzy tranzystor wykorzystujàcy nanorurk´ w´glowà.

1999

James M. Tour, obecnie zatrudniony w Rice University,

oraz Mark A. Reed z Yale University wykazujà, ˝e pojedyncze
czàsteczki mogà pe∏niç funkcj´ prze∏àczników.

2000

Administracja Clintona og∏asza Narodowà Inicjatyw´

Nanotechnologicznà, zapewniajàcà ogromny wzrost nak∏adów
na t´ dziedzin´ i ukazujàcà jej znaczenie ogó∏owi.

2000

Eigler i inni naukowcy tworzà mira˝ kwantowy. Umieszcze-

nie atomu magnetycznego w ognisku eliptycznego pierÊcienia ato-
mów daje mira˝ tego atomu w drugim ognisku pierÊcienia, co mo˝e
byç sposobem przenoszenia informacji bez drutu.

10

–9

:

kamienie milowe

Powa˝nej nanotechnologii odbiera szacunek fakt,

˝e kojarzy si´ jà z wizjami szalonych futurologów,

którzy upatrujà w niej drogi do nanoutopii.

Niebezpieczne sà natomiast przypadki, gdy ludzie skàd-

inàd inteligentni biorà dos∏ownie przepowiednie Drexlera.
Zainteresowanie nanotechnologià w wydaniu tego pisarza
od˝y∏o w ubieg∏ym roku, gdy bardzo zasadniczy szef dzia∏u
badaƒ firmy Sun Microsystems, Bill Joy, opublikowa∏ na ∏a-
mach czasopisma Wired artyku∏, w którym zamartwia∏ si´
perspektywà powstania mno˝àcych si´ w niekontrolowany
sposób nanorobotów. Pisa∏, ˝e nieprzebrane masy samore-
produkujàcych si´ robotów – nazywanych przez Drexlera
„gray goo” (szarymi zlepkami) – mogà staç si´ zagro˝eniem dla
ludzkoÊci, w zwiàzku z czym powinno si´ rozwa˝yç zakaz ba-
daƒ w dziedzinie nanotechnologii. Takie sugestie odwracajà
naszà uwag´ od prawdziwych zagro˝eƒ zwiàzanych z nano-
technologià: broni chemicznej i biologicznej.

Chemikom i materia∏oznawcom, którzy stali si´ teraz na-

notechnologami, spekulacje Drexlera wydajà si´ doÊç oso-
bliwe – nauka w najmniejszym stopniu nie jest gotowa do wy-
tworzenia nanomaszyn, mogàcych przywo∏aç do ˝ycia
zamro˝one mózgi [patrz: eseje Drexlera i jego krytyków, w tym
laureata Nagrody Nobla Richarda E. Smalleya, s. 64 i 66]. W
firmie Zyvex, stworzonej przez jednego z potentatów opro-
gramowania z myÊlà o realizacji wizji Drexlera, zdano ju˝ so-
bie spraw´, jak trudno by∏oby zbudowaç roboty o nanome-
trowych wymiarach i skupiono si´ na pracach zwiàzanych
z wi´kszymi elementami mikromechanicznymi, o których
Drexler wyra˝a∏ si´ w swych ksià˝kach lekcewa˝àco [patrz:
Steven Ashley „Brygady nanorobotów”, s. 74].

Nawet bez rozwa˝aƒ o gray goo i robotach-monterach nano-

technologia ma dosyç k∏opotów z brakiem spójnoÊci swoich
obszarów. I tak przeprowadzono by liczne badania, niezale˝nie
od tego, jak by je klasyfikowano. Po∏àczenie s∏ów „nano” i „tech-
nologia” nastàpi∏o ju˝ po fakcie – firma IBM par∏a do budowy
g∏owic wykorzystujàcych gigantyczny magnetoopór, nie mar-
twiàc si´, czy to nanotechnologia, czy nie.

JeÊli nanotechnologia ma si´ staç dziedzinà w sposób zna-

czàcy jednoczàcà badania stosowane, naukowcy muszà wyka-
zaç, ˝e nawet po∏àczenie bardzo nieraz odleg∏ych od siebie
przedsi´wzi´ç przynosi po˝ytek. Czy naukowcy i in˝yniero-
wie badajàcy nanoproszki do produkcji filtrów przeciws∏o-
necznych majà jakieÊ wspólne zainteresowania i cele z tymi,
którzy pracujà nad obliczeniami za pomocà DNA? Niekiedy
marzenia o zastosowaniach odkryç w innych dziedzinach
spe∏niajà si´. Pó∏przewodnikowe kropki kwantowe, rozwini´-
te z myÊlà o elektronice, sà dziÊ stosowane do badania aktyw-
noÊci biologicznej komórek i stanowià wspania∏y przyk∏ad
wspó∏pracy interdyscyplinarnej.

JeÊli w badaniach w skali nano w koƒcu uda si´ osiàgnàç

spójnoÊç, mogà one naprawd´ daç poczàtek nowej rewolucji
przemys∏owej. Jednak aby tak si´ sta∏o, trzeba nie tylko prze-
staç zawracaç sobie g∏ow´ nanorobotami i przywracaniem
do ˝ycia g∏´boko zamro˝onych cia∏, lecz tak˝e zerwaç z nie-
odpowiedzialnà retorykà, która mo˝e utrudniç zwi´kszanie
nak∏adów na nanotechnologi´. A co najwa˝niejsze, badania
podstawowe muszà przynieÊç odpowiedê na pytanie, które
kierunki rozwoju nanotechnologii sà najbardziej obiecujàce.
Odró˝nienie w nanotechnologii tego, co realne, od tego, co
nie, to na obecnym etapie badaƒ wielokierunkowych zadanie
bardzo wa˝ne i bynajmniej nie∏atwe.

T∏umaczy∏

Miros∏aw ¸ukaszewski

LISTOPAD 2001

ÂWIAT NAUKI

29

NANOPHASE TECHNOL

OGIES

NANOPROSZEK

wytwarzany przez firm´ Nanophase Technologies.

Nano na sprzeda˝

Nanotechnologia to nie tylko odkrycia, które nastàpià za 20 lat.
Ju˝ dziÊ istniejà wyroby, przy których produkcji wykorzystuje si´
materia∏y i uk∏ady o rozmiarach nanometrów. Oto lista
przyk∏adowych zastosowaƒ i zaanga˝owanych w nie firm.

ZASTOSOWANIE:

KATALIZA

FIRMA:

EXXONMOBIL

OPIS:

Zeolity to minera∏y o Êrednicy porów mniejszej ni˝ 1 nm.

Wykorzystuje si´ je jako katalizatory reakcji rozrywania
du˝ych czàsteczek w´glowodorów w celu wytworzenia benzyny.

ZASTOSOWANIE:

PRZECHOWYWANIE DANYCH

FIRMA:

IBM

OPIS:

W ostatnich kilku latach warstwy niemagnetyczne

o gruboÊci mniejszej ni˝ 1 nm, umieszczane mi´dzy warstwami
materia∏ów magnetycznych, s∏u˝à do produkcji g∏owic
dysków twardych o czu∏oÊci wielokrotnie wi´kszej ni˝
we wczeÊniejszych uk∏adach, dzi´ki czemu na powierzchni
dysku mo˝na zapisaç wi´cej danych.

ZASTOSOWANIE:

ROZPROWADZANIE LEKÓW

FIRMA:

GILEAD SCIENCES

OPIS:

Lekarstwa zawarte w lipidowych p´cherzykach o Êrednicy

oko∏o 100 nm, zwanych liposomami, krà˝à w krwiobiegu d∏u˝ej,
a tym samym d∏u˝ej dzia∏ajà. Metodà tà mo˝na leczyç
wyst´pujàcà w zaawansowanym AIDS postaç mi´saka Kaposiego.

ZASTOSOWANIE:

PRODUKCJA NOWYCH SUROWCÓW

FIRMA:

CARBON NANOTECHNOLOGIES

OPIS:

Firma ta za∏o˝ona m.in. przez Richarda E. Smalleya,

odkrywc´ fullerenów, dzi´ki wykorzystaniu nowego procesu
produkcyjnego wytwarza nanorurki w´glowe znacznie taniej.

ZASTOSOWANIE:

POPRAWA W¸AÂCIWOÂCI MATERIA¸ÓW

FIRMA:

NANOPHASE TECHNOLOGIES

OPIS:

Nanoproszki krystaliczne ∏àczone z innymi materia∏ami

pozwalajà polepszyç w∏aÊciwoÊci chemiczne, mechaniczne,
optyczne lub elektryczne tych materia∏ów. Dzi´ki temu
uzyskuje si´ m.in. twardsze materia∏y ceramiczne,
przezroczyste filtry s∏oneczne zatrzymujàce promieniowanie
podczerwone i nadfioletowe oraz katalizatory stosowane
w ochronie Êrodowiska.