Dwergtechnologie krijgt grote gevolgen

Als nanotechnologie een Olympische wedstrijd was, zouden de Verenigde Staten goud winnen, Europa zilver en Japan brons. Om de huidige wetenschappelijke positie in Nederland en Vlaanderen te handhaven en de nano-bedrijvigheid te bevorderen is op initiatief van de Stichting Toekomstbeeld der Techniek (STT) vorige week een Vlaams-Nederlands “Nanoplatform” opgericht. Dit platform zal de komende jaren werken aan meer aandacht voor het belang van nanotechnologie, afstemming van de onderzoeksagenda's, bevordering van de samenwerking tussen Nederland en Vlaanderen, het delen van kennis en apparatuur, en de organisatie van een jaarlijkse bijeenkomst.

Nano betekent dwerg. Nano betekent duizend keer kleiner dan micro, en 1 micrometer is al heel klein, namelijk een duizendste millimeter. Micrometer-afmetingen komen bijvoorbeeld voor in de miljoenen transistoren op computerchips. Om de rekenkracht op te voeren worden deze transistoren elk jaar kleiner gemaakt, zodat er nóg meer op een chip passen. Hiervoor wordt nu een methode uit de vastestoftechnologie gebruikt, waarmee de elektronische schakeling sterk verkleind wordt afgebeeld op een plak silicium. Dat gaat al tientallen jaren goed, zodat het aantal transistoren elke anderhalf jaar verdubbelt en de klant weer een veel snellere computer kan kopen.

Omstreeks het jaar 2006 zal verdergaande verkleining van de transistoren ertoe leiden dat ze ineens nano-afmetingen krijgen. Dat is langzamerhand zo klein, dat het moeilijk wordt om chips nog via verkleining (”top-down”) te fabriceren. Is het niet handiger om zoiets kleins “bottom-up” op te bouwen uit losse atomen of moleculen, de primaire bouwstenen waaruit alles bestaat?

In theorie kan dat. Biologen zijn al tientallen jaren bezig natuurlijke nanostructuren zoals eiwitten te modificeren met behulp van biotechnologie. Chemici kunnen tegenwoordig moleculen maken die zichzelf spontaan groeperen tot moleculaire kooiconstructies of roosters. En fysici kunnen nanopatronen construeren door met een scherpe naald losse atomen over een oppervlak te verschuiven. Deze vakgebieden beginnen te convergeren tot een nieuw technologiecluster: de nanotechnologie.

De invloed van technologie op de samenleving vindt plaats in golven. Momenteel leidt de invoering van microcomputers tot grote veranderingen. Intussen groeit de biotechnologie uit tot een krachtige nieuwe industrie. Nanotechnologie staat in de kinderschoenen en er is nog veel onderzoek nodig om de mogelijkheden ervan te realiseren. Maar als dit wordt uitgevoerd, zal het de volgende golf opleveren.

Nanotechnologie is een sleuteltechnologie voor de 21e eeuw, omdat het rangschikken van atomen nieuwe producten mogelijk maakt. De eerste commerciële toepassingen zijn al op de markt, zoals kleurstoffen op basis van nanopoeders en de laserdiodes in cd-spelers. Omdat alles uit atomen bestaat, zullen uiteindelijk alle productgebieden worden beïnvloed. Dat betekent overigens niet dat we alles kunnen maken of dat het spotgoedkoop wordt. Het is belangrijk om droom, science fiction en werkelijkheid uit elkaar te blijven houden. De moleculaire nanotechnologie-industrie zal qua karakter waarschijnlijk het midden houden tussen de landbouw en de chemische industrie.

Aan nanotechnologie kleven ook enkele nadelen. Zoals elke technologie, kan nanotechnologie in de toekomst zowel ten goede als ten kwade worden aangewend. Er bestaat zelfs een (overigens onwaarschijnlijk) doemscenario waarin alles wordt omgezet in kopieën van de fictieve “grey goo”-bacterie, tot de aarde is bedekt met een laag grijs slijm.

Er kunnen ook ethische bezwaren rijzen, zoals tegen biotechnologie. Terwijl biotechnologie gemodificeerde levende wezens oplevert, zou nanotechnologie wellicht „de procedure” (om met Harry Mulisch te spreken) kunnen opleveren om niet-biologisch leven te scheppen. Dit is echter geen reden om de ontwikkeling van nanotechnologie te blokkeren. Wel om deze ontwikkeling te sturen in de richting van bijvoorbeeld duurzame toepassingen.

Voorbeelden daarvan zijn materiaalbesparing, organische zonnecellen, efficiëntere chemische processen en volledige recycling. Dit laatste is theoretisch haalbaar door producten met nanorobotjes eerst volledig af te breken tot de moleculaire bouwstenen, en die vervolgens weer te gebruiken voor het opbouwen van iets nieuws. Hoe het precies zal uitpakken is niet te voorspellen, maar dat de 'dwerg'-technologie reusachtige gevolgen zal krijgen, staat vast.