nanotechnologieNanotechnologie is het manipuleren van materie op nanoschaal. Het is een techniek waarmee we materialen, dood èn levend, op veel kleinere schaal kunnen bekijken en bewerken. Je kunt het zien als een knutselkunst op het niveau van moleculen en voor de onderzoekers is het een spannend avontuur.

 

Door een microscoop kunnen we al kleine afmetingen bekijken (bv. cellen en bacteriën), maar men heeft intussen supersterke microscopen ontwikkeld waarmee een veel kleinere wereld zichtbaar wordt, bv. onderdelen van cellen zoals DNA en eiwit-moleculen. Deze materialen op ‘molecuul-grootte’ zijn 10-100 nanometer. Een nanometer is een miljardste deel van een meter. Ter vergelijking: een centimeter is een 100ste meter (10-2). Een millimeter is een duizendste meter (10-3) en dat kan je nog op een meetlat zien. Een micrometer of µm (mu) is een miljoenste meter (10-6) en daar heb je een al een goede microscoop voor nodig om dat te kunnen zien. Een nanometer is een miljardste meter (10-9).

nanoschaal

 

 

 

 

 

klik op de afbeelding en zie hoe groot ofwel hoe klein de dingen zijn .... 

 

een beetje scheikunde
Als we praten over een materiaal of stof, bv. ijzer, dan is dat opgebouwd uit massa’s moleculen ijzer. Die zitten niet zo maar op elkaar geplakt, neen, ze zijn op een unieke manier in elkaar gebouwd. Ze vormen een voor het oog onzichtbare, interne structuur, zodat we het aan de buitenkant zien als een massief stuk ijzer. Nu is ijzer opgebouwd uit louter ijzermoleculen en elk molecuul uit ijzer-atomen. Maar het kan ook ingewikkelder.
Suikerkristallen zijn opgebouwd uit suikermoleculen, maar elk molecuul is standaard opgebouwd uit 3 verschillende atomen, namelijk 6 koolstofatomen, 12 waterstofatomen en 6 zuurstofatomen. Ze vormen met elkaar een uniek bouwwerk.

glucosemolecuul


een glucose (suiker) molecuul is als een familie van atomen:
6 moeders (koolstofatomen = C) houden elkaar vast in een kring
elke moeder heeft haar drie kinderen (water) bij de hand, bestaande uit 1 dochter (zuurstof = O) en 2 zoons (waterstof = H)

een volledig suikerkristal is opgebouwd uit een heleboel van deze familiekringen

 

 Alle lichaamsstoffen bouwt ons lichaam zelf op uit moleculen. Vanwege hun grootte vallen ze dan ook allemaal in het nanogebied, dat niets anders is dan een woord voor een afmeting. Eigenlijk zitten we dus vol met nanodeeltjes, maar in een natuurlijke vorm.

manipuleren met moleculen
De natuurlijke neiging van stoffen is om in hun kleinste vorm aan elkaar te klonteren, zodat ze voldoende massa verzamelen om gewicht in de schaal te leggen. Atomen voelen zich tot elkaar aangetrokken en vormen moleculen. Moleculen trekken naar elkaar toe om samen grotere pakketten te vormen: de stof wordt tastbaar en zichtbaar (soms ook ruikbaar). Vanuit een soort innerlijke impuls rangschikken de atomen en moleculen zich volgens een uniek patroon (self-assembling).
Met supersterke microscopen (Scanning Tunneling Microscoop) en superfijne splitstechnieken (dat is een hoofdstuk op zichzelf!) kan men nu molecuulpakketten los knippen tot aparte moleculen en ook atomen .

nano-onderzoekers doen 2 dingen:
•    Ze splitsen materialen op tot in nano-afmetingen en onderzoeken deze nanodeeltjes op hun eigenschappen. Het blijkt dat hetzelfde materiaal in zijn nano-vorm andere eigenschappen laat zien dan in zijn natuurlijke (macro) vorm. En het is wetenschappers eigen om te bedenken wat je daar allemaal mee zou kunnen doen.
Er zijn al op grote schaal toepassingen hiervan. Vraag je alleen maar af hoe het kan dat je met steeds kleinere apparaatjes meer kan, zoals een mobiele telefoon, een laptop of netbook. Het antwoord is: nanotechnologie.
•    Ze maken nieuwe materialen door atomen en moleculen op een andere manier aan elkaar te koppelen tot nanodeeltjes en deze weer uit te breiden tot draden, lappen, buisjes, etc.. Ook kunnen de nanodeeltjes ingebouwd worden in bestaande materialen.

Nanotechnologie wordt veel gebruikt in coatings, waarbij moleculen in een ragdunne filmlaag op of over een bestaand materiaal wordt gelegd. Hierdoor worden nieuwe eigenschappen aan het materiaal toegevoegd of krijgt het materiaal zelf nieuwe eigenschappen. Bij nanotoepassingen die al op de markt zijn, kan je denken aan: computers en mobieltjes, sportmaterialen (vederlicht en ijzersterk), autolakken (vuilafstotend), textiel (water- en vuilafstotend) en zonnebrandcrèmes (UV-filter).

augustus 2010

Ga naar boven
JSN Boot template designed by JoomlaShine.com