Store små ting

Share this post:

IBMs nanoforskning favner bredt, fra en transistor som kan lese DNA til materialer som vokser av seg selv og kan spesialdesignes. Vi kan nå bestemme materialets egenskaper ved å velge nøyaktig hvilke byggesteiner det skal inneholde, helt ned til molekyler og atomer.

Nanomaterialer er over alt. Jeg har for eksempel selv en jakke som er vannavstøtende og en motorsykkeldress som er sterkere enn stål, muliggjort av nanoteknologi. Solkremen har nanopartikler for å bli mer effektiv og de smørefrie skiene har en nanosåle. Materialet dette består av er ekstremt lite, en bestanddel er en milliarddel av en millimeter, eller hundretusen ganger tynnere enn et hårstrå. Vi er helt nede på molekylnivå. Direkte og indirekte er IBM involvert i dette. Vi er med på å løse nanoforskningens mange utfordringer.

IBM utviklet scanning tunelling-mikroskopet (STM) i 1981, som senere ga forskerne Nobelprisen i fysikk. For første gang ble det mulig å avbilde individuelle atomer og molekyler. I 1986 kom videreutviklingen, atomkraftmikroskopet (AFM), som gjorde det mulig å avbilde, måle og manipulere molekyler. I dag kan man avbilde individuelle atomers struktur i 3D-format. Tidligere måtte forskerne måle sine resultater i nanoforskningen med kjemiske forsøk. AFM har løst utfordringen, slik at forskerne nå kan se sine resultater.

Hvordan kople komponenter i nanostørrelse sammen?

For fire år siden viste vi hvordan det er mulig å endre molekylet for å lagre data, ved hjelp av en single molecule switch. Utfordringen er å koble seg til svitsjen, ettersom atomene i molekyl-svitsjen ikke holder seg i ro i romtemperatur. IBM har funnet en mulig løsning. Med hjelp av AFM kan forskerne måle ladningen i hvert enkelt atom og dermed skille mellom de positive, negative og nøytrale. Målet er å binde sammen bestemte atomer til molekyler for å bygge molekylære nettverk, og med AFM påvirke ladningen av atomene ved å injisere elektroner slik at man kan kople dette nanonettverket med andre forbindelser og metaller.

Hvordan bygge komplekse komponenter i nano-størrelse?

Svaret er at nanomaterialet må kunne vokse av seg selv. Dette er allerede mulig. Ved å sette sammen små byggesteiner ved hjelp av kjemiske forbindelser, kan man for eksempel lage en nanotråd (nanowire), som også kan ha egenskapen av en diode eller transistor.

Dette gir muligheter til å konstruere solpaneler som består av små ”hår” tilsvarende de en gekko har på sine føtter. Ved å teppelegge en flate med et materiale med slike hår vil vi kunne mangedoble overflaten og øke virkningsgraden av panelet betydelig.

Dette er fortsatt fremtidsmusikk, men AFM har gitt forskningen et instrument som kan lede oss til uante muligheter og resultat i nær fremtid. Vi er bare i begynnelsen av en stor revolusjon tilsvarende det plasten var på 50-tallet.