8./9. mai 2004

Med atomer og molekyler som bygge-steiner, er nanoteknologien på vei fralaboratoriene til industrien. Det erinvestorer verden over villige til å blø for.

Røde blodlegemer

Forkalkning inne i blodåren

Blodåre-veggen

«Verktøy» med spesialfunksjonertilpasset helt spesifikke oppgaver

Opptil ti trillioner nanoroboter, hver så små som 1/200-del av

m | 268./9. mai 2004 | DN Magasinet

[Teknologi]

SØKNADEN OM BØRSNOTE-RING av det lille teknologiselska-pet Nanosys Inc kan knapt kallesuhemmet skryt:

«...vi har bare gått med netto un-derskudd og venter å fortsette å få

netto underskudd i overskuelig fremtid...» «...hittil har vi ikke solgt et eneste produkt,

og tror ikke det vil skje på flere år, hvis det skjeri det hele tatt...»

«...vi blir kanskje aldri et lønnsomt sel-skap...»

Smart småtteri. Nanosys er et lite forsk-ningsselskap i California med 34 ansatte. Dethar eksistert et par år og har svidd av nesten100 millioner kroner. Som det fremgår av søk-naden om børsnotering, lover det ikke inves-torene i Wall Street annet enn blod, svette ogtårer – i bøtter og spann.

Til tross for all denne selvpiskingen og mertil, høstet Nanosys applaus i finanspressen danyheten om børsnotering kom for et par ukersiden. Det het at selskapet på dets vei til Nas-daq-børsen i New York, vil bli fulgt nøyere ennnoe annet teknologiselskap er blitt på lang tid.Nanosys driver med ting som ikke kan sesuten spesialmikroskoper, en teknologi få harhørt om og enda færre forstår noe særlig av,bortsett fra det man kanskje har lest om iscience-fiction og skrekklitteratur.

Fire små bokstaver – nano. Ordet er gresk ogbetyr «dverg». Men nanoteknologien er altannet enn småtterier. Vi snakker om en tekno-logi som ingen kjenner den fulle rekkeviddenav, og som forlengst har pådratt seg publikumsmistenksomhet. Flere forskere og organisa-sjoner har krevd forbud mot videre forskningpå dette feltet før viktige spørsmål omkringhelse, miljø og sikkerhet er besvart.

– Nanoteknologi er egentlig et ord for veldigmange ting. Delvis beskriver det nokså ukon-troversielle produkter i for eksempel malingeller bilindustri. Men det beskriver også tingsom ikke eksisterer ennå, sier postdoktor Ro-ger Strand ved Senter for Vitskapsteori, Uni-versitetet i Bergen.

– Neste generasjon villamaling blir neppekontroversiell. Men når det blir snakk om for

eksempel å koble nano-prosessorer til en biolo-gisk hjerne, oppstår det fort etiske problemer.

Materialteknologi generelt og nanoteknologispesielt står i dag frem som strategisk viktigenaturvitskaplege forskingsområde med stortindustrielt potensial.Fra statsbudsjettet for 2004

Ikke helt med? Du er ikke alene. Mens du så enannen vei, har teknologer, politikere og kapita-lister i alle land – vel, nesten alle – forent seg forå utrette mikroskopiske mirakler. Fra AnsgarGabrielsens departement til Silicon Valleysventure-kapitalister sitter pengene løst når detblir snakk om nanoteknologi. Dusinvis av landhar statsfinansierte forskningsprogrammerfor nanoteknologi – og en drøm om en bit av etmarked som ifølge enkelte anslag kan væreverdt 1000 milliarder dollar om ti år.

President George W. Bush bevilget nylig 3,7milliarder dollar til nano-forskning i USA.Hans forgjenger Bill Clinton ga statssponsetnanoforskning et glisende ansikt allerede i1999 da han tok sitt «Nanotech Initiative» til500 millioner. EU-kommisjonen har bevilget1,3 milliarder euro til forskning i perioden2003-2006.

I Norge er det bevilget halvannen milliardkroner over ti år til tilsvarende forskning overet program som heter Funmat. Det finnesflere midler på et nytt program i Norges forsk-ningsråd som kalles NanoMat, og plenty fors-kere som mener at det likevel forskes altfor litepå dette feltet i Norge. I begynnelsen av juniholdes en internasjonal konferanse om nano-teknologi i Oslo.

Konkurransen om forskningsresultatene,og kommersialisering av dem, er steinhard.Det drives omfattende nano-forskning i man-ge land, inkludert Tyskland og Storbritannia,Japan, Kina og Singapore. Omkring halvpar-ten av selskapene på New York-børsens ho-vedliste driver allerede med utvikling ellerproduksjon av nano-baserte produkter. I før-ste rekke står industrigiganter som Hewlett-Packard, General Electric og ikke minst IBM,som alene har sikret seg flere hundre patenterpå dette området.

Det neste lille. Nanoteknologi går ut på å ma-nipulere tilværelsens minste ting – atomer ogmolekyler. Det handler om å bruke dem tilbyggesteiner på en annen måte enn naturenselv gjør det, og skape materialer, produkterog ørsmå maskiner, atom for atom, med digi-tal kontroll – mer effektivt og presist enn men-nesker noen gang har gjort tidligere. Dethandler en usynlig verden der størrelser reg-nes i nanometer – en milliarddel av en meter.Guruen Thomas Kenny ved Stanford-univer-sitetet har forklart en nanometer slik: «Likemye som fingerneglene din vokser på ett se-

Smartogsmått

Den er umulig å se og vanskelig åfatte. Nanoteknologi foregår påatom- og molekylnivå. Nå satsesmilliarder på forskning verden over.Morten Møst ogTor Einar Ljønes (grafikk)

Medisinskenanoroboter

Nanometer● Ordet nano er hentet fra latin, og betyr dverg.● Én nanometer er en tusendel av én mikrometer, som igjen er en tusendel av én millimeter.● Tre atomer kan breie seg i lengderetningen på en nanometer.

Hvis du tenker deg en vanlig fyrstikk forstørret opp slik at den rekker fra Oslo til Trondheim, og forstørrer én nanometer tilsvar-ende, ville den bli én millimeter lang.

Oslo

TrondheimTrondheim

(En fyrstikk ercirka 4 cm lang,

og avstanden fraOslo til Trondheim

i luftlinje er cirka 40 mil.)

Bakterie Aids-virus

Hår for fremdrift

1000 Mb data-lagringsenhet

Sentralprosessor (CPU)med 10 Mb hurtigminne (RAM)

Tusen forlengbare molekylær-manipulatorer(hver enklet er styrt av mikroprosessorer)

Cellereparasjons-enhet

Medisin er kanskje en av de mest spennende anvend elses områdene for nano roboter. Det kan bli mulig å injisere en hel flåte nano roboter som kan gjøre vitalt arbeid på innsiden av men neske kroppen, uten bruk av kirurgi. Nanoroboter kan for eksempel brukes til å rense opp i forkalkede blodårer.

Sprøytespiss

Styringsenhet og lagringsplass for

oppsamlet materiale

På 1980 og 1990-talllet begynte en håndfull

forfattere å spekulere på hvilke fysiske former fremtidige

medisinske nanoroboter kunne få. Noen forsøkte seg på å gi en visuell fremstilling

av sine konsepter. På denne tiden hadde man kun gjort de mest generelle analyser av hvilke

muligheter den nye teknologien ga. Detaljerte tekniske studier lå fortsatt langt inne i fremtiden. Likevel inneholdt

flere av studiene meget plausible elementer. Denne kunstneriske tilnærmingen til et komplisert vitenskapelig materiale pågår fortsatt,

og resultatene dukker opp både på nettet og i trykte medier.Bildematerialet stammer både fra den mekaniske og biologiske tradisjonen innen medisinsk nanoteknologi.

Nanorobot som reparerer skadede DNA-tråder

Diameteren på et vanlig menneskehår

Typisk diameter på en nanorobot

diameteren av et menneskehår, kan injiseres samtidig.

Det kunstige hvite blodlegemet flyter rundt i blodstrømmen til det møter det det leter etter, for eksempel en spesiell bakterie, som det så fortærer.

Forestill deg en robot på størrelse med en mennske-celle, med 12 armer.En slik robot vil kunne danne krystallinske strukturer somkan styres, og som vil hamange nyttige medisinskeanvendelser.

…Eller forestill deg et kunstig rødt blodlegeme

som kan levere 236 gangermer oksygen i forhold til

størrelsen, og som kanreprogrammeres utenfra.

27 | mDN Magasinet | 8./9. mai 2004

kund, eller tykkelsen av en dråpe vann fordeltpå en kvadratmeter». Tre til fem atomer fårplass på en nanometer. Hittil har vi hørt myeom mikroteknologien, som har banet vei formikroprosessoren, datamaskinen og infor-masjonssamfunnet slik vi kjenner det i dag. Påen millimeter går det 1000 mikrometer. Menpå en mikrometer går det 1000 nanometer.Og med mindre skala kommer nye uvanteegenskaper – kjemiske, fysiske, optiske ogelektriske. Gull skifter farge. Stein blir bøyelig.Slike ting.

Ved å flytte rundt på enkeltatomer kan for

eksempel en silikonbrikke pakkes mer effek-tivt enn det er mulig med tradisjonelle indu-strielle metoder. Resultatet er mindre elek-triske kretser, og mindre «død plass», somigjen betyr bedre ledeevne, større kapasitet,mer styrke.

Det betyr igjen at pc-er, telefoner og andreting blir raskere, smartere, mindre, og merfleksible. Utnyttelsen av nanoteknologi erikke begrenset til elektronikkens verden, menkan utnyttes i bioteknologi, medisin og andrevitenskaper. Tar vi skrittet over i kjemien, stø-ter vi på nanobasert maling som er vanskelige-

re å tagge på, og nano-basert solkrem som girbedre dekning.

Liten verden. Prosjektdirektør Anders Han-neborg i forskningsstiftelsen Sintef har jobbeti denne lille verdenen i mange år, og sett hvor-dan behovet for mindre og mindre blir størreog større.

– På et eller annet punkt butter det i mikro-teknologien, da kan man ikke lage disse mate-rialene mindre. Derfor må vi ned i nanometer-skala. Dette er etter min oppfatning en av deviktigste drivkreftene bak den sterke satsin-

gen på nanoteknologi, sier Hanneborg.Han understreker at nanoteknologisk

forskning og utvikling er godt i gang over storedeler av verden, og at det for Norges del er vik-tig å satse i nisjer hvor Norge allerede har for-trinn, som i energisektoren, i offshore, innenmiljø, sensorteknologi og medisin.

Nylig kunne Sintef og Universitetet i Oslo tai bruk et nytt laboratoriebygg i Gaustadbekk-dalen i Oslo. I støvsikre rom skal forskere i hvi-te laboratoriedrakter jobbe både i mikro- ognanoskala. Forskning og utvikling på nano-planet foregår også ved NTNU i Trondheim ogInstitutt for Energiteknikk (IFE) på Kjeller.IFE er det første stedet i Skandinavia hvor detproduseres nanokarbonrør – et ekstremtsterkt materiale. Det er seks ganger sterkereenn stål, men veier bare en tiendedel.

Vokser opp. En fantastisk verden, ja visst,men det som kommer ut av den kan være for-holdsvis hverdagslige ting: Nanoteknologiblir allerede brukt til å forbedre en rekke ma-terialer og produkter vi allerede har. I tilfelletNanosys handler det om å designe molekylersom kan brukes til å lage bedre solcellepane-ler og større databrikker med større minne påmindre plass. Selskapet har utviklingsavtalermed teknologigiganten Intel og driver opp-dragsforskning for CIA. Det har tilgang til nyeideer fra laboratoriene ved Harvard-universi-tetet. Gode forbindelser og et godt utgangs-punkt.

Derfor kan det som skjer med Nanosys påbørsen fortelle noe om nanoteknologi-sekto-rens utsikter generelt. Det er ingen mangel påkritikere som vil fortelle deg at nanoteknolo-gien er oppblåst og hypet hinsides enhver for-nuft. Men det er heller ingen mangel på teori-er om at denne teknologien har modnet om-trent like mye som internett-teknologienrundt 1992-93 – med levedyktige selskaper ogøkende anvendelse i massemarkeder. Nano-teknologien kan skape vekst og bidra til et løfti verdensøkonomien – og masse spetakkel påbørsen.

Har det i buksa... Mange produkter basert pånanoteknologi er ute av laboratoriet forlengstog har enda mer praktiske bruksområder.Kanskje har du uten å tenke over det kjøpt ensmart bukse, behandlet med nanomaterialersom gjør den motstandsdyktig mot krøllingog flekking. Den ser ikke ut som en romdrakt,men som et vanlig plagg fra Levi’s, Dockers el-ler Eddie Bauer. Alle er kunder hos Nano-Tex,et annet lite amerikansk selskap med sværtsmå vyer.

Ideen bak Nano-Tex er å endre tekstilersegenskaper uten å endre følelsen av å ha på seggode klær. Metoden går ut på å tilsette hvertbomullsfiber små kunstige hår, omtrent sompå en fersken. Hårene, bygd opp atom foratom, skaper en slags luftpute rundt fibrene,slik at vann preller av. Men med litt press slip-per fuktighet gjennom, for eksempel svette. Et

m | 288./9. mai 2004 | DN Magasinet

[Smått og smart]

1955 1965 1975 1985 19951960 1970 1980 1990 2000

1959Dr. Richard Feynman konkluderer i en banebrytende tale med at: «There is plenty of room at the Bottom». Han var den første som i fullt alvor slo fast at mennnsket kunne arbeide i og skape helt ned i denne skalaen. Nanoteknologien var født.

1980-talletDr. K. Eric Drexler var den første til å bruke termen «nanoteknologi». Han gjorde begrepet berømt gjennom sin bok: «Engines of Creation: The coming era of Nanotechnology».

1986Dr. Richard Smalle(!) ledet en gruppeskapsmenn som fant frem til en tredje form av rent karbon. De fikk etterhvert Nobelprisen for å ha funnet «fullerenene», store karbonnett-strukturer. Den mest vanlige er C60.

ALFRN

OB

EL

NATMDCCCXXXIII

OB

MD

CCCXCVI ALFRN

OB

EL

NATMDCCCXXXIII

OB

MDC

CC XCVI

Ung vitenskap med store muligheterNanoteknologiens fremvekst og noen visjoner om hvor den kan lede de neste tiårene.

1996 Forskere ansatt i IBM arbeidet med måter å produsere mindre, raskere og billigere data maskiner. I et mye omtalt gjennom -brudd klarte de å indi viduelt manipulere 35 atomer til å forme ordet «IBM».

NANOLABB.Sintefs forskningsdirektør Ernst H.Kristiansen og prosjektdirektør Anders Hanneborgtok nylig i bruk et nytt laboratorium som blir sen-tralt i nano- og mikroteknologiforskning i Norge.

av selskapets produkter, Nano-Care, ble kårettil et av årets kuleste produkter av nyhetsma-gasinet Time i 2002.

Lignende krefter er i spill mange andre ste-der – i tennisballer som ikke mister spretten,eller i ekstra slitesterke bildekk. Nano-basertematerialer gir oss klarere glass, bedre briller,klarere dataskjermer og trafikklys som er let-tere å se. Det finnes nanobasert skismøringsom tåler store temperaturendringer uten åkladde.

...og i kroppen... De virkelige nano-mirakle-ne vil ta noe lengre tid. Men innen et par tiårser de aller mest nano-visjonære for seg fa-brikker du kan ha på skrivebordet, håndhold-te digitale pc-er med mer datakraft enn et heltuniversitet. Satellitter og raketter så små oglette at romfart blir lønnsomt. Ikke minst blirvi lovet veldige medisinske fremskritt, som atørsmå roboter en dag vil reise rundt i kroppendin, reparere, inspisere og medisinere kropps-deler med absolutt presisjon hvor tradisjoneltutstyr ikke kommer til.

Men selv om vi ikke kommer helt dit før omet par tiår, eller kanskje aldri, er nanoteknolo-gien på vei inn i oss. Den åpner for diagnostikkog behandling som er mindre drastisk ogmindre skadelig for pasienten enn for eksem-pel røntgen og strålebehandling.

Nylig godkjente amerikanske myndigheterfor eksempel Estrasorb, et legemiddel mot he-tetoktene som plager mange kvinner i over-gangsalderen. Som mange eksisterende pre-parater er det basert på østrogen. Men her erøstrogen-hormonene innkapslet i nanopar-tikler og blandet i en krem som påføres nårsymptomene melder seg. Den trekker gjen-nom huden og blander seg umiddelbart medblodstrømmen. Resultatet er raskere lindringenn med for eksempel piller.

Anders Hanneborg ved Sintef tror det gan-ske raskt vil bli vanlig å utstyre pasienter med«innebygde» måleinstrumenter som kanskjekan hente energi fra kroppens egne kilder, ogsende medisins informasjon trådløst ut avkroppen til en datamaskin.

– Slik overføring av instrumenteringen tilpasienten, kombinert med trådløs kommuni-kasjon er veldig aktuelt på sykehus, der pasi-

enter ofte flytter rundt fra en seng til en annen,sier han.

... og i krigen. Ikke overraskende er de militæ-re interessert i nanoteknologiens muligheter.I USA finnes et eget Institute for Soldier Na-notechnologies som drives av det ledendeMIT-insituttet i samarbeid med industrisel-skaper som Raytheon og DuPont. Igjen hand-ler det i første rekke om å forbedre de næreting, snarere enn revolusjonerende nye våpeni James Bond-stil.

Det offisielle hovedmålet er å bedre soldaterssikkerhet og komfort i skuddsikre vester somvirkelig er skuddsikre vester, i lettere unifor-mer, med sensorer som sniffer gass og bakterie-angrep, og utstyr som gir førstehjelp mens sol-daten fremdeles er i strid. En annen idé er så-kalt dynamisk rustning – uniformer med fibresom er hule, fylt med magnetiske partikler, ogkan aktiveres med et magnetfelt og «blåse segopp» hvis soldaten føler seg truet.

Selvsagt er det ingen mangel på scenarier

Det handler om å bygge opp ting fra bunnen ved hjelp Dag Høvik, Norges forskningsråd

29 | mDN Magasinet | 8./9. mai 2004

2005 2015 2025 2035 20452010 2020 2030 2040 2050

2003Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller i Norge produserer nanokarbonrør som de første i Skandinavia. Dette blir betraktet som et stort gjennombrudd for den nye teknologien her til lands.

Før 2010Takstein og takpapp med solceller som gir ren energi i fattige landDiagnose- og medisineringssystemer som implanteres i pasientens kropp

2015Omsetningen av nano-produkter passerer 1000 milliarder dollar (offisielt anslag fra USAs myndigheter)

2030-talletNanoroboter som ligner de villeste fantasiene man hadde på slutten av forrige århundre kan være en realitet, for eksempel spesialdesignede maskiner som rydder opp i blodårene våre og hindrer åreforkaling.

2004Åpning av Mikro og Nano-teknologilaboratoriet i Gaustad-bekkdalen, Oslo. Overflaten på brikkene avgjør om vanndråpen blir rund eller flat.

KAPPLØP. Fra Silicon Valley tilGaustadbekkda-len i Oslo (bildet)drives intensforskning på nanoteknologi.Nanoteknologienkan gi revolusjo-nerende resulta-ter ved å simulerenaturens byggingmed atomer ogmolekyler, menreiser ogsåmange etiskespørsmål.FOTO: EIVOR ERIKSEN

for nye, grufulle nano-baserte våpen, nye ty-per rustningskappløp, og «maskinene over-tar»-profetier. Nanoteknologi spiller hoved-rollen i opptil flere skrekkromaner. En av demer «Prey» av Michael Crichton, forfatterensom heller ikke gjorde bioteknologien noentjeneste da han skrev «Jurassic Park». «Prey»tar utgangspunkt i ideen om selvbyggende na-noroboter som kommer ut av kontroll..

Etisk tåkeheim. En side av nanoteknologiener det bitter strid om allerede: den etiske. Stri-den er ikke ulik alle kontroversene omkringbioteknologi, genetisk forskning og kloning.

Spesialrådgiver i Norges forskningsråd,Dag Høvik, etterlyser det han kaller en infor-mert og balansert samfunnsdebatt om nano-teknologi.

– Ingen er tjent med en skyttergravskrig omdisse spørsmålene, slik vi blant annet har sett iforbindelse med genforskning, sier han.

– Det er klart nanoteknologien kan fortoneseg skremmende. Den handler om å bygge

opp ting fra bunnen ved hjelp av naturensminste byggesteiner, atomer og molekyler. Påden annen side er jo dette det samme som na-turen gjør. Målet må være å utnytte ny tekno-logi i tråd med samfunnets interesser. Klarervi ikke det, har vi tapt, sier Høvik.

Grått gørr. Både nanoteknologi og biotekno-logi er mektige teknologier som kan revolusjo-nere verden omkring oss – og oss selv. Beggehandler om å endre naturens gang og rørerved skaperverket. Begge kan ha uforutsigbareeffekter på miljøet. Og begge har pådratt segvrede fra Storbritannias prins Charles, medtilhørende medieoppstuss.

Både Charles og Michael Crichton er opp-tatt av ideen om at nanoteknologien skal mu-liggjøre svermer av molekylstore roboter sombygger seg selv – og deretter løper løpsk, slik atkloden blir kvalt av grått gørr. «Gray goo»-sce-nariet har lenge vært en del av nanoteknolo-gisk teori, men regnes ikke lenger som særligsannsynlig.

av naturens minste byggesteiner, atomer og molekyler

Andre trusler er reelle nok. Nanoteknologier perfekt for verktøy til å kontrollere og over-våke andre mennesker – kameraer og mikro-foner som er mindre enn et punktum. Mye avforskningen skjer i private bedrifter og kanderfor gjemmes vekk ved å kalle det forret-ningshemmeligheter. Og siden nanoteknolo-gi er tyngre å sette seg inn har den etiske pro-blematikken ikke fanget publikums opp-merksomhet i samme grad som for eksempelgenmanipulering. Derfor er også presset fordemokratisk kontroll med forskningen tilsva-rende mindre – selv om den også blir nøyefulgt av kritikere, som krever full stans i all na-noforskning til spørsmål omkring helse, sik-kerhet og samfunnskonsekvenser er besvart.

– Vi snakker om en svært dramatisk tekno-logisk utvikling, som det kreves mye kunn-skap for å gjøre en risikovurdering av, sier Ro-ger Strand ved Senter for Vitskapsteori.

– Det trengs gode svar på hva som står påspill.most@dn.no

mm