In dit blogbericht gaan we dieper in op het concept nanotechnologie, hoe het wordt gemaakt, diverse toepassingen en de toekomstige mogelijkheden en beperkingen ervan.

Wat is nanotechnologie?

“Nano” is een voorvoegsel dat ‘miljardste’ betekent, afgeleid van het Oudgriekse woord ‘nanos’, wat ‘dwerg’ betekent. Een nanometer (1 nm) is een miljardste van een meter (10⁻⁹ m) – een extreem kleine afmeting, gelijk aan ongeveer een honderdduizendste van de dikte van een mensenhaar en vergelijkbaar met de grootte van een paar atomen. De technologie die materie op atomair en moleculair niveau in dit ultrakleine domein manipuleert, wordt nanotechnologie genoemd.
Het werken met materialen op nanoschaal maakt niet alleen de productie van producten met een hogere precisie mogelijk, maar biedt ook de kans om diverse functies te realiseren die met bestaande technologieën moeilijk te bereiken waren. Om die reden convergeert nanotechnologie met vakgebieden zoals biowetenschappen (BT), informatietechnologie (IT) en milieutechnologie (ET), en vestigt zich als een fundamentele kerntechnologie voor diverse hightechindustrieën, waaronder halfgeleiders, biotechnologie, energie en gezondheidszorg.

Hoe worden nanomaterialen gemaakt?

In de nanotechnologie zijn er twee belangrijke methoden voor het creëren van materialen op nanoschaal: de top-down-benadering en de bottom-up-benadering.
De top-down-benadering houdt in dat structuren op nanoschaal worden gecreëerd door onnodige delen van grotere materialen te verwijderen. Een representatief voorbeeld hiervan is fotolithografie. Bij deze methode wordt een lichtgevoelig polymeer aangebracht op het oppervlak van het doelmateriaal, dat vervolgens aan licht wordt blootgesteld; een ontwikkelaar wordt gebruikt om alleen de belichte delen te verwijderen, waardoor microscopische circuits ontstaan.
De bottom-up-benadering houdt in dat nanomaterialen worden samengesteld door atomen of moleculen één voor één te plaatsen. De meest gebruikte methoden zijn fysische dampafzetting (PVD) en chemische dampafzetting (CVD). Beide methoden omvatten het aanvoeren van materiaal op atomair of moleculair niveau om lagen te vormen in de vorm van dunne films. Als zuivere, niet-reactieve atomen worden aangevoerd, spreekt men van fysische dampafzetting; als reactieve stoffen worden aangevoerd en specifieke atomen of moleculen zich ophopen door middel van chemische reacties, spreekt men van chemische dampafzetting.

Waar wordt nanotechnologie toegepast?

Nanotechnologie wordt al toegepast in diverse producten en industrieën om ons heen. Representatieve voorbeelden zijn harde schijven en flashgeheugen. De nieuwste opslagapparaten maken gebruik van nauwkeurige structuren op nanoschaal om hoge prestaties en een hoge integratiedichtheid te bereiken.
Nanotechnologie wordt ook actief toegepast in de medische sector. Biochips, die ziekten snel analyseren met behulp van bloed of speeksel, zijn een goed voorbeeld en worden momenteel gebruikt in diverse diagnostische apparaten en medische technologieën.
Daarnaast wordt nanotechnologie toegepast in alledaagse consumentenproducten zoals cosmetica, tandpasta, zeep en shampoo. Zo is "nanozout" een bekend voorbeeld dat gebruikmaakt van het wetenschappelijke principe dat het oppervlak toeneemt naarmate de deeltjes kleiner worden, zelfs bij dezelfde massa. Er wordt onderzoek gedaan naar het creëren van extreem fijne deeltjes, zodat zelfs met een kleine hoeveelheid een voldoende zoute smaak kan worden bereikt. Wanneer nanotechnologie wordt toegepast in voedsel, wordt de veiligheid en de effecten ervan op het menselijk lichaam voortdurend gecontroleerd.
Tot nu toe hebben we de definitie van 'nano', methoden voor het maken van nanomaterialen en verschillende voorbeelden van nanotechnologische toepassingen onderzocht. Naar verwachting zal nanotechnologie in de toekomst een kerntechnologie worden in een nog breder scala aan vakgebieden, waaronder halfgeleiders, kunstmatige intelligentie, biotechnologie, batterijen van de volgende generatie, kwantumtechnologie en geavanceerde materialen.
Nanotechnologie heeft natuurlijk niet alleen positieve aspecten.
Omdat de effecten van extreem kleine nanodeeltjes op het menselijk lichaam en het milieu nog niet volledig zijn opgehelderd, wordt er voortdurend onderzoek gedaan en worden er veiligheidsbeoordelingen uitgevoerd. Het is daarom cruciaal om de potentiële risico's van nanotechnologie volledig te begrijpen en passende veiligheidsnormen en beheerssystemen vast te stellen. Als deze inspanningen gezamenlijk worden geleverd, zal nanotechnologie zich ontwikkelen tot een kerntechnologie die toekomstige industrieën en het menselijk leven zal verrijken.