Nanotechnologie v naší budoucnosti

Určitě každý z nás někdy zafantazíroval, jaké to bude na Zemi třeba za 50 let. Možná vás napadli roboti, kteří za nás budou uklízet nebo nám budou dělat společníky, nebo vás napadla pustina, která zbyla po jaderné válce. A možná vás napadl technický vývoj spojený s nanotechnologií. Jestli chcete vědět, jak může takovýto vývoj vypadat, tak čtěte dále.

Novinka, ve které je co zlepšovat. I takto by se dala dnešní úroveň nanotechnologie charakterizovat. Dokonce i vysoce postavení vědci diskutují o jejím možném využití. Výsledky jejich diskusí občas připomínají písničky, které zpívají děti na Boží hod, ale přesto nemůžeme říci, že jsou to nesmysly. Současná situace na poli nanotechnologie by se dala přirovnat k roku 1820, kdy Christian Oersted [ersted] provedl slavný pokus s magnetkou a přímým vodičem. Kdybyste v té době řekli, že za necelých 60 let budeme stavět elektrárny, pravděpodobně by Vás považovali za blázna.

„Nanotechnologie nám dává možnost hrát si s krajními hračičkami, které nám příroda nabízí, tedy s atomy a molekulami. Všichni jsme z nich složeni. Možnosti vytvořit nové věci jsou neomezené,“ řekl Horst Stronger, nositel Nobelovy ceny.

Převážná většina nových výkonnějších technologií je zatím svázána pouze s lavinou slov. Nanotechnologie rozpoutala doslova hurikán. Bývá nazývána další průmyslovou revolucí, „ničivou“ technologií, která nahradí nebo změní všechny ostatní.

Reálnější předpovědi uvádějí účinnější a bezpečnější léky (naopak smrtelnější jedy), levnější energii, čistší životní prostředí a výkonnější počítače. Stále více snílků popisuje přicházející utopii, s odhodlaností člověka starat se o životní prostředí, svět bez nemocí, chudoby, znečištění a stáří. Ti druzí samozřejmě předpovídají dysutopii: zruinovanou ekonomiku, neviditelné monitory na každém kroku a ničemné roboty demolující biosféru.

Tak a teď se podíváme na několik faktů. Jaká je pravda? Jak nanotechnologie opravdu ovlivní naše životy?

„Nano“ je řeckým výrazem pro maličkost. Fyzikálně se jedná o 10^-9 m tedy jednu miliardtinu metru. Jak je 1 nm velký? Deset vodíkových atomů v řadě měří 1 nm, šroubovice DNA 2 nm, jedna buňka červené krvinky 7 000 nm a jeden lidský vlas má v průměru kolem 80 000 nm.

Jednou z hlavních tézí nanotechnologie je vytvořit věci způsobem, který dokáže pouze příroda, atom za atomem, molekulu za molekulou. Postup známe již od objevení molekulární struktury, takže bychom mohli vyrobit jakýkoliv materiál. Vezměme si uhlíkové nanotrubice, které jsou asi stokrát silnější než ocel a zároveň šestkrát lehčí. Díky různému uspořádání atomů můžeme vytvořit látku, která bude vodivější než měď nebo lepší izolant než diamant. Toto by mohlo být základem silnějších a lehčích karosérií, vesmírných lodí, sít pro filtrování bakterií z pitné vody nebo k výrobě nejmenších tranzistorů.

Malý znamená výkonný. Proč? Čím menší objekt, tím vyšší je poměr povrch-mohutnost. Některé chemické reakce se odehrávají na rozhraní povrchů, takže materiály vyrobené z nanočástic budou daleko více reaktivní než stejné množství stejného materiálu vyrobeného z větších částic. Výsledkem by mohli být výkonnější katalyzátory a citlivější senzory.

Hodně pokroků v nanotechnologii je svázáno s výpočetní technikou. Počítačové čipy a tranzistory byly zmenšovány po desetiletí a dnes existují tranzistory vyrobené z jediné uhlíkové nanotrubice, které jsou pouhým okem neviditelné.

Novinky v nanotechnologii se k nám valí proudem. Teoreticky nejsou žádné zábrany vytvořit monitor, který bychom mohli srolovat a strčit do tašky. Nebo jak by se Vám líbilo relaxovat s vestavěným měřičem tlaku krve? A co nanostroje naprogramované k vývoji léků pouze proti rakovinným buňkám? Během několika desítek let chtějí laboratoře nahradit drahé, energeticky náročné masivní stroje, stroji založených na nanotechnologie, které způsobí převrat všeho od způsobu zabraňování přírodním katastrofám až k řešení cukrovky.

Jsou zde i stinné stránky? Ano, nějaké by se našly. Když se začalo bádat na poli nanotechnologie, vědci slibovali, že stráví hodně času přemýšlením nad sociálními, ekonomickými a mravními důsledky své činnosti. Slibů se ale moc nedrží, takže se musejí národní ústavy pro vědu zabývat pravidly a nebezpečími souvisejícmi s výzkumem. To je další z problémů, že se jedná o velice rozsáhlou disciplínu a poměrně mladou, takže je velice těžké předvídat nechtěné efekty, které mohou při reakcích vzniknout. Kdybychom začli vyvíjet nanozbraně, byli by jejich účinky natolik katastrofální, že jaderné zbraně by se vedle nich zdály jako malá pistolka. Jedna chyba v laboratoři by mohla způsobit nenapravitelné škody. Na internetu je již velké množství fór zabývajících se nanotechnologií, jak pro vědce a inženýry, tak pro ty, kteří si chtějí jenom zafantazírovat.

Plánujeme-li diskutovat na otázky týkající se nanotechnologie, bude lepší nečekat moc dlouho. Nanotechnologie již znatelně prolíná ekonomiku. Národní vědecký ústav předpovídá, že v roce 2015 bude pro vývoj nanotechnologie uvolněn 1 bilion USD. V Asii, Evropě a Severní Americe státní rozpočty ročně uvolní téměř 5 miliard USD pro výzkum a vývoj. Společností zabývajících se nanotechnologií je v současnosti kolem 1 200.

Možná, že když jste četli tento článek, připadali jste si jak v nějakém sci-fi, ale to, co jsem zde napsal, nebyly výplody mé fantazie, nýbrž výsledky debat vysoce postavených vědců. Pokrok jde dál a nejde ho zastavit. Svět včera vypadal proti dnešku odlišně. Připraveni nebo ne, ten čas přichází – čas nanotechnologie.