Neviditelný čert

Pojem nanotechnologie zahrnuje velký počet naprosto rozdílných oblastí výzkumu, jejichž jediným společným znakem je to, že se zaměřily na svět mikroskopických dimenzí, přesně řečeno vzdáleností menších než 1 000 nanometrů (jedna tisícina milimetru). Jeden nanometr odpovídá zhruba velikosti deseti atomů vodíku. Začíná nám "krásný nový svět nanotechnologií". Bude opravdu tak krásný?

Lucifer

Nanotechnologie dnes zahrnuje kupříkladu submikronovou litografii, což je metoda, s jejíž pomocí jsou na povrchu objektů leptány mikroskopicky malé jemné struktury. Tento postup se používá například při výrobě stále silněji integrovaných obvodů pro mikročipy. Skutečná molekulární nanotechnologie může najít uplatnění ve dvou oblastech. Při výzkumu materiálů, který může vést k vývoji zcela nových látek, takzvaných nanomateriálů, vznikajících takříkajíc atom po atomu, a k vylepšení již existujících klasických materiálů. A při konstrukci nanočipů a nanorobotů (zkráceně "nanobotů") vybavených umělou inteligencí. Tyto jednotky by bylo možné nasadit do volné přírody nebo lidského těla, aby tam splnily určité úkoly.

Konvenční technologie doposud pracovaly "odshora dolů". To znamená, že lidé vyráběli například nástroje tím způsobem, že vzali dostatečně velký kus potřebného materiálu v surové podobě a ten pak opracovávali tak dlouho, až dostal žádoucí tvar a vlastnosti. Nanotechnologie postupuje opačným směrem. Nejprve vytvoří design nového materiálu či nanobota, a pak jej vytvoří z jednotlivých atomů. Skutečně funkční a ekonomicky rentabilní nanotechnologie musí splňovat následující podmínky:

1. Musí umožnit sestavení žádaného nanopřístroje opravdu atom po atomu.
2. Musí umožnit sestrojení prakticky jakékoli libovolné struktury, pokud je v souladu s fyzikálními zákonitostmi, jež platí v nanosféře.
3. Výrobní náklady nesmějí být signifikantně vyšší než pořizovací náklady na výchozí materiál.

Práce s nanotechnologií je pro vědce náročná také po psychické stránce. Čekají na ně totiž stále nová překvapení, jelikož v nanosféře se už projevují kvantové efekty. Může se například stát, že elektrony opakovaně způsobují zkraty v elektrickém obvodu nějakého čipu, protože se dokážou "provrtat" izolujícími vrstvami, nebo skokové přechody elektronů z jednoho energetického stavu do jiného nebo odlišné působení elektrostatických sil.

Největších úspěchů zatím vědci dosáhli na poli nanomateriálů. Pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu dnes dokážeme zvětšit povrch materiálů do takové míry, že se dají rozlišit i jednotlivé molekuly a atomy. Tím byl vytvořen předpoklad pro cílené zasahování do těchto struktur pomocí přesných laserů. Tyto technologie nacházejí už i praktické uplatnění. Umožňují například výrobu látek, na kterých se nedrží špína. Když se mikroskopicky slabou vrstvou této substance pokryjí například koupelnové dlaždice, nemusíte je tak často čistit. Také textilní látky mohou být pomocí nanotechnologických postupů učiněny odolnějšími. Zatím jsou tyto látky poměrně drahé a používají se především na potahy sedacích souprav. Na gauč nebo křeslo s takovým potahem můžete beze všeho převrhnout sklenici červeného vína nebo šálek kávy. "Nanopotah" se s cizorodou látkou nespojí, a tak se nevytvoří žádná skvrna. Až se nanolátky stanou cenově přístupnějšími, budeme si v obchodních domech kupovat nano-džíny a nano-svetry.

Přesně vzato existovaly nanotechnologie už ve středověku – nádherně barevná skla v oknech gotických katedrál jsou toho výmluvným důkazem. Rudá barva byla totiž získána přidáním mikroskopicky malých částic zlata, které během tavení skla vytvořily nanometrické struktury, tvořené zhruba stovkou atomů. Tyto struktury mají schopnost měnit vlnovou délku světla, jež jimi prochází – a sklo tím získá červenou barvu. Dnes už nikdo neví, jakou technologii k výrobě stavitelé středověkých katedrál používali. Naproti tomu je obecně známo, že se sdružovali do tajných společností, jež pěstovaly i duchovní vědy. Z těchto skupin později vznikly organizace "svobodných zednářů", které od 17. století zakládaly zednářské lóže.

Je známým problémem uměleckých restaurátorů, že sice dokážou opravit rozbitá okna chrámů, ono charakteristické červené zbarvení však napodobit neumějí. Nanotechnologie dávají i jim novou naději. Změna materiálů a struktura speciálních povrchů se dnes už staly realitou. K tomu patří také samočinně se dezinfikující povrchy kachliček a klik u dveří nebo skla brýlí odolná vůči poškrábání. Poněkud složitější je to s tvorbou úplně nových materiálů (atom po atomu). Technicky možné to je, jenže na získání materiálu o velikosti jednoho čtverečního centimetru musíte složit biliony atomů. A současné výrobní postupy jsou dost neohrabané. Tato oblast nanotechnologie nabude většího praktického významu až v situaci, kdy budeme disponovat vhodnějšími instrumenty – a těmi mohou být pouze nanonástroje. A tím se dostáváme k asi nejzajímavější oblasti nanotechnologií.

Vlastním snem všech výzkumníků v tomto oboru je svět plný mikroskopicky malých pomocníčků, kteří nám budou na každém kroku zpříjemňovat a usnadňovat život. A protože vědci byli odjakživa i tak trochu fantastové, byl to právě tento sen, který Richarda Feynmana inspiroval k jeho vizionářské přednášce v roce 1959. Vyzval v ní své kolegy vědce, aby se nebáli zkoumat svět směrem dolů. "Pokud to dokážu posoudit, fyzikální zákony nám nijak nebrání v tom, abychom věci sestavovali atom po atomu," zdůraznil Feynman. A hned přidal vizi nanobotů, kteří by mohli opravovat nemocné buňky (nazval je "chirurgy k vnitřnímu použití").

Jenomže sestavení robotů z jednotlivých částí v nanooblasti je stejně obtížné jako výroba nanomateriálů ze samostatných atomů. Jednotlivé části takového nanorobota se už podařilo zkonstruovat, například mikroskopicky malé převodovky, páčky nebo kleště jako nástroj pro uchopení. Také pohon pomocí bičíku, jak jej mají někteří jednobuněční živočichové, už se stal realitou. Nikdo však zatím nedokáže spojit tyto komponenty do fungujícího celku. Budoucnost proto možná patří biologickým nanobotům sestaveným na bázi DNA.

Zdroj: Grazyna Fosarová, Franz Bludorf - Chyby v matrix

08.04.2013, 00:05:28   Publikoval Luciferkomentářů: 6