Hvad er Nanoteknologi?

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