HVADER. . . NANO D T I G EI K T N AO LL A O R G K I I ? TEKTUR? KasperGul dagerJør gensen
ARKI TEKTEN32007
Hvad er?
NANOTEKNOLOGI
egenskaber. Det er nu muligt at desig-
Med udgivelsen af bogen „Engines of
Bottom up, også kaldet molekylær na-
Af Kasper Guldager Jørgensen
ne, karakterisere, producere og appli-
Creation“ i 1986 beskrev han som
noteknologi, bliver af mange regnet
kere strukturer ved at kontrollere form
den første, hvordan man med natu-
for at være den eneste sande me-
og størrelse i nanometrisk skala.
rens mindste byggesten kan skabe
tode. Her manipuleres atomer eller
maskiner, der kan bruges til at skabe
molekyler en for en til at danne nano-
„Hvad er?“ sætter fokus på nye terminologier i arkitektfaget, som afspejler nyvindinger i teknikkens og
Hvorfor er skalaen så vigtig?
en produktion i stor skala – bottom
strukturer. Selvgenerende organiske
naturvidenskabens verden. Det er
Materialers egenskaber som farve,
up. Med ét blev nanoteknologi kendt
systemer såsom DNA-molekyler kan
hensigten at skabe et overblik over
styrke, lede- og isoleringsevne funge-
for et bredt publikum, og i 1991 fik
bruges til at organisere et materia-
nye materialer og teknologier ved at
rer radikalt forskelligt i nanoskala end
han som den første nogen sinde en
les sammensætning, som i fuldendt
redegøre for historien bag og tage
i makroskala. For at producere mindre
doktorgrad i nanoteknologi.
form kan gro til større integrerede sy-
pulsen på udviklingsområder, som
strukturer er det ikke nok blot at redu-
Et af de mest afgørende øjeblikke
stemer. Med en sådan kontrol vil man
mange refererer til, men kun få ken-
cere størrelserne på de anvendte red-
i nanoteknologien historie var, da IBM
være i stand til at løsrive sig fra be-
der baggrunden for.
skaber og maskiner.
i 1989 kunne forme firmaets initialer
grænsningerne i miniaturisering og
I makroskala fungerer verden,
ved at manipulere de individuelle ato-
dyre top down-teknikker.
Nanoteknologi er brugen af meget
som vi kender den. Her er årsag og
mer på en overflade. For første gang
Buckminster Fuller var kendt for
små komponenter, der af sig selv eller
virkning nøje afmålt efter gældende
kunne videnskaben arrangere atomer,
sine geometriske cellulære konstruk-
gennem manipulation kan skabe nye
fysiske og kemiske love. I nanoskala
præcist hvor de ville have dem.
tioner, f.eks. i „Dome over Manhat-
materialer. Men hvad er det, der gør
fungerer tingene anderledes. Størrel-
nanoteknologi så uforståelig og sam-
serne på partiklerne er en kritisk fak-
En aura af magi
hans konstruktioner i nanoteknologi-
tidig så spændende?
tor. Andre forhold gør sig gældende
Siden nanoteknologi blev introduce-
en: Karbon 60-molekylet har samme
Først og fremmest er det en inter-
når tyngdekraftens virkning bliver sat
ret, har der hersket tvivl om, hvad det
konstruktionslogik og er derfor også
disciplinær videnskab. Nanoteknologi
ud af spil og elektrostatiske og kvan-
egentlig er.
navngivet „buckminsterfullerene“ (po-
er et krydsfelt af ekspertise fra fysik-
temekaniske faktorer tager over.
tan Island“-projektet. I dag genopstår
Er det små selvorganiserende ro-
pulært kaldet buckyballs).
kens, kemiens og biologiens verden.
Her ligger styrken i nanoteknologi.
botter, der kan bevæge sig frit i krop-
En blanding af medicinal- og materia-
Hvis man kan manipulere strukturer i
pen og behandle alt fra blodpropper
Materialer uden materialitet
leforskning krydret med mekanisk og
nanoskala, kan man påvirke egenska-
til kræft?
Hvad kan noget så højteknologisk
elektrisk ingeniørkunst. Det er i rum-
berne i makroskala og derved produ-
Er det også nanoteknologi, når
som nanoteknologi tilbyde en umid-
met mellem disse forskellige viden-
cere helt nye materialer og processer.
tekstiler imprægneres med aktive ma-
delbar lavteknologisk og konservativ
terialer, eksempelvis sokker med sølv-
branche som byggeindustrien?
skaber, ny viden om den molekylære verden opstår.
Nanoteknologiens Godfathers
partikler som neutraliserer fodsved?
Der findes mange kommercielle
Dertil kommer den fascinerende
I 1959 holdt den Nobelprisbelønnede
Fordi det er en teknologi, der om-
produkter baseret på nanopartikler,
skala, der også navngiver teknologi-
fysiker Richard Feynman forelæsnin-
fatter mange forskellige videnskaber,
nanopulver og nanotubes. På grund
en. En nanometer er en milliardtedel
gen „There is plenty of room at the
er der flere opfattelser af, hvad den
af deres størrelse er der ofte tale om
af en meter eller 10 i minus niende
bottom“, hvori han opregnede fordele-
ret beset dækker. Ordet nano bliver
materialer uden en egentlig materiali-
meter. Til sammenligning er et atom
ne ved at fremstille i meget lille skala
anvendt i overflod og er ofte omtåget
tet. Rene egenskaber der kan påføres
gennemsnitlig 10 gange mindre og et
– top down. Han forudså en computer-
af en aura af magi. Grundlæggende er
og forbedre eksisterende materialer.
menneskehår 100.000 gange større.
udvikling hen imod mindre komponen-
der to forskellige tilgange til nanotek-
ter og integrerede kredsløb.
nologi: Top down og bottom up.
Endelig er en af vor tids største
Her er en række eksempler på hvor nanoteknologien befinder sig i dag.
udfordringer at kunne kontrollere stof-
En anden nøgleperson i nanotek-
Top down bliver skabt ved at bry-
fer på et atomart niveau. Nanotekno-
nologiens historie er Erik Dresler, der
de store strukturer ned til emner i na-
logi er grænselandet mellem atomer
siden midten af 70erne har arbejdet
nostørrelse. Eksempelvis kan kom-
Tyndfilm: En tyndfilm er en gennem-
og molekyler, en verden hvor materia-
med nye teknologier og deres konse-
plekse mikroprocessorer indeholde
sigtig coating, der kan indeholde for-
lers funktionelle egenskaber dikteres
kvenser for fremtiden. Han introduce-
hundrede af millioner af præcist pla-
skellige egenskaber (det kunne også
af atomers sammensætning.
rede nanoteknologi som et begreb for
cerede naonstrukturer. Af de to me-
kaldes funktionsfilm). Teknologien er
Nanoteknologien gør det muligt
at beskrive, hvilke muligheder han så
toder inden for nanoteknologi er top
stærkt voksende med mange anven-
for byggeindustrien at udvikle mate-
i at udvikle præcise atomare mekani-
down den langt mest tilgængelige og
delsesområder inden for sensorering,
rialer med forstærkede eller helt nye
ske systemer.
anvendte teknik.
konduktivitet, mikroelektronik og op-
80
tur0307.indb 80
AR KITEK TEN 3 2007
16/02/07 13:31:18
Erik Dresler nanodesign
Buckyball
A R K I T E K T E N 3 2007
tur0307.indb 81
81
16/02/07 13:31:37
Nanotubes
Cellulære nanostrukturer
Lotusblad
tik. En bred vifte af egenskaber, der
stål og vejer kun en sjettedel. Deres
kan overføres til almindelige byggema-
bemærkelsesværdige egenskaber har
terialer, lige fra teflonfacader, der al-
givet anledning til en intens forskning
drig skal pudses, til elektroaktive lys-
på verdensplan for at udvikle produk-
givende overflader.
tet kommercielt.
Produkter, der begynder at reage-
Lange nanotubes kan bruges til
re på omgivelserne, hører til de mere
at lave nye fantom-materialer, men i
interessante. Bygninger kan ændre
dag kan de kun produceres i få mil-
tilstand via aktive sensorer og mem-
limeters længde. Derfor er det mere
braner, som man kender det fra biler
sandsynligt, at de i første omgang vil
med ruder, der toner ned ved direkte
blive brugt til at forstærke beton og
solskin. Det kan være membraner, der
andre strukturelle materialer. Dog
regulerer indeklimaet, eller termody-
skal prisen (200 til 10.000 kroner per
namiske facader, der lagrer og afgiver
gram afhængigt af kvaliteten) være en
varme på givne tidspunkter.
del billigere, før det bliver en realitet.
Selvrensende overflader: Lotusbladet
Flydende solceller: Nanoteknologi spil-
er et godt eksempel på, at der alle-
ler en stadig større rolle i verdens
rede findes selvrensende overflader i
energipolitik. Nanopartikler kan have
naturen. Ved hjælp af nanoteknologi
superledende egenskaber og kan og-
kan man genskabe bladets vandafvi-
så bruges som energiopsamlere.
sende egenskab. Umiddelbart skulle
Fotoelektrokemiske solceller (og-
man tro, at en vandafvisende over-
så kaldet Grätzel-solceller) bliver det
flade skal være så glat som muligt,
næste alternativ til dagens solceller.
men på nærmere hold kan man se, at
Solcellerne er gennemsigtige og kan
strukturerne på et lotusblad er ganske
arbejdes med, ligesom man arbejder
ujævne. På grund af overfladespæn-
med silketryk. De består af et aktivt
dingen i en vanddråbe kan den ligge
farvestof, der via en kemisk reaktion
stille på en plan overflade, men på en
skaber en energiudladning, når de
ujævn overflade vil den altid være i be-
rammes af solstråler.
vægelse. Effekten kaldes hydrofobi.
Fremstillingsprocessen er ikke
Ved at efterligne denne struktur pro-
særlig energikrævende. Produktet er
duceres der i dag selvrensende glas.
til gengæld heller ikke så energieffek-
Hvor hydrofobis egenskab er at af-
tivt, men har alligevel mange fordele.
vise vand, fungerer hydrophilik modsat
Det skal ikke skæres ud, som f.eks.
ved at samle på vand. Ved at mani-
de krystallinske solceller, der anven-
pulere titaniumdioxid (TiO2) kan man
des i dag, men kan på grund af sin
skabe hydrophilik. Denne effekt har
flydende form sprayes direkte på den
mange fordele, f.eks. vandafvisning
endelige overflade. Materialet er sim-
og biokemisk nedbrydelse af snavs
pelt i sin produktion og er derfor billigt
gennem fotosyntese.
at fremstille, men mangler dog stadig at blive udviklet til kommercielt brug.
Nanotubes: En nanotube har en ydre
82
tur0307.indb 82
diameter på en nanometer og er en
Fremtiden er nu
selvgroet struktur bygget op atom for
Nanoteknologi forventes at få indfly-
atom. Kulfiber-nanotubes kan være
delse på næsten alle industrier, også
op til hundrede gange så stærke som
på byggebranchen. De næste mange
AR KITEK TEN 3 2007
16/02/07 13:32:00
DEKO FG MED DOKUMENTERET BRANDKLASSIFICERING Nanostrukturer i areogel
år vil udviklingen være synlig gennem
LINKS
top down-produkter, der kan tilbyde
Arkitektur og Nanoteknologi,
forbedrede egenskaber i beton, glas, solceller, kompositter, isolering, coa-
www.nanoarchitecture.net Molekylær Nanoteknologi,
tings, arbejdsmiljø og sågar træ. Egen-
www.nanoengineer-1.com
skaber der gør materialerne stærkere,
Nanotechnology and Constructions,
mere holdbare og lettere. Der vil også komme en række indirekte påvirkninger på grund af nanoteknologiens betydning for udvikling af nye former for computerhukommel-
www.nanoforum.org Institute of Nanotechnology, www.nano.org.uk Foresight Nanotech Institute, www.foresight.org
se, mindre elektriske komponenter og printbare kredsløb. Dette vil føre til
Artikelserien dækker følgende emner, som
hurtigere og integrerede computersy-
er at finde i tidligere eller kommende num-
stemer.
re af ARKITEKTEN : Rapid Prototyping (14-
Engang i fremtiden, når bottom
06), Intelligente Tekstiler (01-07), Nanotek-
up-nanoteknologi bliver tilstrækkelig
nologi (03-07), Virtuel reality, Biomimicry,
udviklet, vil hele vores nuværende
og Digital arkitektur.
materialeforståelse stå for fald. En molekylær produktion vil være uden
Kasper Guldager Jørgensen er uddannet
spild, fordi produktionen kun benyt-
fra Arkitektskolen Aarhus og arbejder som
ter de nødvendige molekyler. En ren
afdelingschef for 3 X Ns udviklingsafdeling
og billig industriform. Det periodiske
„New Materials and Technologies“.
system er byggeklodserne og kun fan-
EI30 & EI60
tasien sætter grænsen. I ovenstående fremtidsscenarie ligger nanoteknologiens paradoks. Det kan være alting og ingenting på samme tid. Men den fremtid, der kan synes fjern, findes allerede nu. Teknologien er kun et middel; den virkelige udfordring ligger i at genopfinde vores brug af materialer.
DANSK TESTET & DANSK GODKENDT Den enkle og fleksible fuldglasvæg kan nu benyttes overalt i indretningen - uanset brandkrav! DEKO FG er afprøvet på DBI og klassificeret som EW30, EI30, EW60 og EI60
Taastrup: 43 55 77 11 · Kolding: 75 51 77 22 www.deko.dk
tur0307.indb 83
16/02/07 13:32:13