Nanoteknologien har trods sin størrelse en industriel betydning
Det nye område nanoteknologi har længe været anset for at være uklart, hvis ikke endda lidt skræmmende. Nanoteknologien viser imidlertid sit potentiale på tværs af forskellige sektorer, hvilket får virksomhederne til at tænke over, hvordan deres organisation kan drage nytte af de miniklart små maskiner og materialer. Her er seks områder, hvor nanoteknologien allerede har vist sig at være gigantisk lovende.
1) Nanomedicin
Med hjælp af bærersystemer i nanoskala kan lægemidler leveres på en langt mere målrettet og effektiv måde. Nanomedicin kombinerer kemiske og mekaniske egenskaber for at hjælpe patienter og praktiserende læger, idet man søger at fremstille lægemidler, der når frem til det tilsigtede område meget hurtigere end traditionelle injektioner eller piller. I modsætning til eksisterende lægemidler kan nanopartikler krydse visse biologiske barrierer i kroppen.
Men på trods af utallige undersøgelser er nanomedicin stadig i høj grad teoretisk. På nuværende tidspunkt er størstedelen af arbejdet med nanomedicin begrænset til kliniske forsøg og er endnu ikke slået igennem i den almindelige sundhedssektor. Alligevel forventes det globale marked for nanomedicin ifølge en rapport offentliggjort af Transparency Market Research at nå op på 177,6 mia. dollars ved årets udgang. Fremtidige anvendelser kunne omfatte behandlinger af forskellige sygdomme som Alzheimers, kræft og diabetes samt behandling af antimikrobiel resistens og nanoteknologisk fremstillet væv.
2) Fremstilling
En stor del af diskussionen om nanoteknologi drejer sig om, hvordan den kan anvendes i fremstillingsindustrien. Udførelse af processer på nanoskala reducerer omkostningerne, forbedrer effektiviteten og forbedrer materialernes kvalitet. ArcelorMital fremstiller f.eks. stål med nanopartikler, som gør det muligt at fremstille lettere, tyndere, men stærkere bjælker og plader. MesoCoat har udviklet en nanokompositbelægning kaldet CermaClad til rør i olieindustrien for at give modstandsdygtighed over for korrosion. Belægningen kan påføres ved en lavere temperatur og hurtigere hastighed end konventionelle metoder, hvilket fører til lavere omkostninger og billigere rør.
En anden interessant nano-innovation inden for fremstilling er diamantspidser i nanoskala. I samarbejde med forskere fra University of Illinois og University of Pennsylvania har Advanced Diamond Technologies skabt en ny type nano-spids til termisk behandling, der udelukkende er fremstillet af diamant. Det lyder overdrevet, men lad os ikke glemme, at diamantspidserne er 10 nm i diameter…
3) Energi
En af de vigtigste grene af energi, hvor nanoteknologi anses for at have et særligt potentiale, er solenergi. I nanoteknologiske solceller gør mindre partikler og materialer med forskellige molekylære strukturer det lettere at opnå en højere energioptagelse. Desværre mislykkedes NanoSolars bestræbelser på at bringe nanosolceller på markedet, og virksomheden blev tvunget til at lukke i 2013. I de senere år har solenergi fået fornyet interesse. Der er nu en lang liste over solcellevirksomheder, der kunne udnytte nanoteknologi i deres produkter.
Suden i solenergi anvendes nanoteknologi i lithium-ion-batterier. Candace Chan, der er ingeniørprofessor ved Arizona State University, har udviklet en metode til at gøre batterier mere sikre ved at erstatte den brændbare væske i dem med faste, lithiumledende keramiske nanomaterialer. En bredere anvendelse af nanomaterialer i byggeriet kan også forbedre effektiviteten af både belysning og opvarmning, da nanopartikler er meget bedre til at absorbere.
4) Elektronik
I en verden, der er domineret af data, er det afgørende at håndtere information hurtigt og i stor skala. Heldigvis kan nanoteknologi, når det gælder elektronik, levere de mindre, hurtigere og mere kraftfulde chips, der er nødvendige for at opfylde kravene til store datamængder. Ved hjælp af kulstofnanorør har nanoteknologivirksomheden Nantero udviklet en NRAM-hukommelseschip (Nanotube Based Nonvolatile Random Access Memory), der kan erstatte Flash-hukommelseschips med høj tæthed.
Intel var også hurtigt klar over fordelene ved elektronik, der drives af nanoteknologi. I 2014 lancerede virksomheden den første 14nm-processor til tynde, blæserløse pc’er. Core M-chippen var 50 procent mindre og 30 procent tyndere end sin forgænger, og der blev hurtigt afsløret yderligere planer om en 10nm-version. I 2015 afslørede et konsortium ledet af Intels konkurrent IBM så en 7nm-testchip i 2015. Chippen er resultatet af et fem år langt forskningsprojekt til en værdi af 3 mia. dollars. Takket være nanoteknologien lever Moores lov med andre ord videre.
5) Fødevarer
Nanoteknologien er med til at løse det globale problem med madspild ved at gøre fødevarer og fødevareemballage mere holdbare og modstandsdygtige over for bakterier. Hvis maden holder længere, vil færre fødevarer blive smidt væk af forbrugerne eller afvist af supermarkederne. Der anvendes f.eks. lernanokompositter i flasker, kartoner og emballagefilm for at skabe en uigennemtrængelig barriere for gasser som f.eks. ilt eller kuldioxid. Beholdere er blevet indlejret med sølvnanopartikler for at dræbe bakterier, og nanosensorer er ved at blive udviklet til at opdage bakterier og andre forurenende stoffer som salmonella på emballagefabrikker.
I dyrkningsfasen kan netværk af nanosensorer og dispensere anvendes overalt på gårde og marker for at genkende, hvornår en plante har brug for næringsstoffer eller vand. Dispenserne kan derefter frigive gødning, næringsstoffer eller vand efter behov, før planten viser tegn på mangel. Nanopesticider kan reducere den kemiske påvirkning af planterne ved først at blive aktiveret, når de er blevet indtaget af et insekt.
6) Intelligente byer
Alle ovenstående eksempler viser, hvorfor nanoteknologi vil være afgørende for opbygningen af intelligente byinfrastrukturer. Intelligente byer skaber en monumental mængde data, som skal overføres mellem og inden for netværk. Nanoaktiveret millimeterbølgeteknologi som Teraphysics’ mmLink er et eksempel på, hvordan nanoteknologi kan gøre dette meget lettere ved at transportere data uden en understøttende infrastruktur. I 2017 lancerede Teraphysics en crowdfundingkampagne, og virksomheden har også indledt forhandlinger med store trådløse operatører. Virksomhedens ultimative mål er at bruge det nano-aktiverede netværk til at skabe en rygrad for 5G-indførelsen.
Andre anvendelser omfatter brugen af nanomaterialer i kraftværker, vandbehandlingsanlæg og vejinfrastruktur samt installation af nanosensorer til overvågning af luftforureningsniveauer og andre miljømæssige målinger.
Et lille skridt…
Nanoteknologi handler ikke kun om små, autonome robotter. Sektorvis skiller sundhedssektoren sig ud som den mest entusiastiske adoptant. De seneste anvendelser inden for energi, især hvad angår solenergi, har været med til at vække virksomhedernes interesse for nanoteknologi. Og efterhånden som intelligente byer går fra teori til virkelighed, kan nanoteknologi give et svar på datadilemmaer. Og ikke nok med det, nanoteknologi bidrager allerede nu til mere bæredygtige miljøer. Nanoteknologien har bevæget sig ud over science fiction-siderne og repræsenterer en mulighed for stort set alle industrier.