Nanoteknologi handler om forskning og teknologi på nanoskala, som går fra omtrent 1 til 100 nanometer. En nanometer er en milliarddel av en meter, med andre ord ekstremt lite. Til sammenligning, hvis en klinkekule hadde en diameter på én nanometer, hadde jordkloden sin diameter tilsvart ca én meter. Grunnen til at man ønsker å forske på nanoskala er blant annet at flere stoffer viser unike egenskaper når man går ned på et så smått nivå. For eksempel kan smeltepunktet til et stoff endres, eller det kan bli mer reaktivt. Ved å tilegne seg kunnskap om hvilke nye egenskaper stoffer har på nanoskala, kan man utnytte dette til å lage nye strukturer, verktøy og systemer. Disse kan videre brukes til for eksempel å utvikle en kreftbehandling som er mer skånsom for pasienten, eller bidra til produksjon av mer effektive solcellepaneler.

Verden på nanoskala

Selv om det ikke er så lenge siden man begynte med forskning innenfor nanoteknologi, har selve fenomenene som forskes på eksistert rundt oss siden tidenes morgen. Naturen er faktisk et av de områdene hvor man finner flest anvendelser av nanoteknologi. Blant de som drar nytte av nanoteknologi finner vi gekkoen, som er det tyngste dyret som kan “stå” i taket. Den kan gjøre dette som følge av rundt en milliard små hår som er festet på sålene av tærne sine. Hårene er ca. 200 nanometer både i bredde og lengde, og de har en viss klebende effekt. Siden hårene er så ufattelig små og det er så mange av dem, gir de opphav til en kraft sterk nok til å la gekkoen kunne gå i taket. Et annet naturfenomen som drar nytte av effekter på nanonivå, er lotusblader. Overflaten til lotusblader er “superhydrofobisk”, noe som vil si at den frastøter vann. På grunn av dette har lotusbladene også selvrensende egenskaper, da støvpartikler og lignende som havner på bladet blir plukket opp av vanndråper som senere renner av. Også vi mennesker har utrolig mange anvendelser av nanoteknologi inne i vår egen kropp. Mange av de prosessene som foregår inne i cellene våre foregår blant annet på nanonivå, og bredden på DNAet vårt er ca. én nanometer.

Mange av de menneskeskapte bruksområdene til nanoteknologi er basert på fenomen fra naturen. Lotusbladene sine selvrensende egenskaper har for eksempel gitt inspirasjon til forskning på å lage andre selvrensende overflater. Det finnes nå blant annet flere sprayer som kan gi superhydrofobiske egenskaper til for eksempel lær, vinduer og møbler. Her er det enda rom for forbedring, men hvis slike sprayer optimaliseres vil det både være kostnadseffektivt, miljøvennlig og tidsbesparende. Et annet fenomen nanoteknologer henter inspirasjon fra i naturen er virus, som blant annet gir muligheten for mer presis dosering av medisin. Dette kan man få til ved å fjerne genmaterialet som viruset har i “kjernen” sin, og erstatte genmaterialet med små doser av den medisinen man ønsker å levere. Man ønsker ofte å få levert medisinen mest mulig presist enten det er til et sykt organ eller til en svulst, og her har man en fordel med å bruke virus. Man kan nemlig ta i bruk såkalte biomarkører, som vil si at man “koder” viruset til og kun feste seg på spesielle områder. Virus har faktisk også blitt brukt til å bygge såkalte nanoledninger som brukes i batterier. Her hjelper viruset til for å få reaksjonen til å skje på en slik måte at man får dannet riktig struktur på nanoledningene.

Hvorfor nano?

Fagfeltet nanoteknologi er svært tverrfaglig, og dekker blant annet felt som kvantefysikk, bioteknologi, materialvitenskap og elektronikk. Dette er fordi at når man forsker på nanonivå så glir gjerne flere ulike forskningsgrener inn i hverandre. Skal man se på kvantemekanikk i en datamaskin for eksempel, må man også kunne noe om de kjemiske egenskapene til stoffene man jobber med. Eller ønsker man å forstå seg på de ulike prosessene i kroppen, må man kunne både en del fysikk, biologi og kjemi. Dette gjør at det er svært stor variasjon i hva man kan jobbe med når man har en utdanning innenfor nanoteknologi. Utdanningen gir også en mulighet til å kunne bistå på flere ulike områder innenfor forskningsprosjekter. En nanoteknolog har gjerne litt forståelse både for teorien bak selve forskningen, hvordan man skal anvende verktøyene som brukes til forskningen og analysemetodene som tolker resultatene.

NTNU sitt studie innen nanoteknologi er et av flere sivilingeniørstudier. Det er altså et femårig masterstudie hvor du får tittelen sivilingeniør etter ferdig utdannelse. Nanostudiet er et veldig tverrfaglig studie, hvor man i løpet av de første årene er innom blant annet fysikk, materialvitenskap, matte, nanoteknologi, kjemi, koding og bioteknologi. Etter to fullførte år på studiet velger man mellom én av tre retninger: Nanoelektronikk, bionanoteknologi eller nanoteknologi for materialer, energi og miljø. Men det er ikke gitt at man trenger å ende opp med en jobb innen akkurat denne spesialiseringen etter endt studie. For som det er nevnt et par ganger allerede er nanoteknologi et veldig tverrfaglig studie, og det gjelder også disse spesialiseringene. Man vil derfor få en grundig forståelse innenfor en av spesialiseringene, samtidig som man har mulighet til å lære mye på tvers av spesialiseringen sin om man ønsker det. Gjennom studiet vil man også være mye på NTNU Nanolab hvor man lærer om karakterisering og fabrikasjon på nanoskala.

Hva ønsker man å oppnå med nanoteknologi?

Nanoteknologi er enda et svært nytt forskningsfelt, med et stort uoppdaget potensial. Det er en forskningsgren som potensielt kan være med på å forbedre så og si alle moderne oppfinnelser, i tillegg til å bidra med nye ideer og ny teknologi. Vi ser allerede anvendelser av nanoteknologi innenfor bygningskonstruksjon, batterier, kosmetikk, datamaskiner, matemballasje, desinfisering og medisin, for å nevne noen. Dessuten er det mange forsøk som ennå er på forskningsstadiet, men som viser lovende resultater. Her kan blant annet grafén, som er en form for karbonstruktur, nevnes. Grafén er 200x sterkere enn stål og det er bedre på å lede strøm enn noe annet materiale. Det kan brukes til alt fra batteriteknologi til å gjøre betong sterkere og mer holdbart. Problemet her er at det er dyrt å produsere, men denne problemstillingen er det flere som jobber aktivt med å løse og man er allerede inne på flere gode ideer. Kanskje kan nanoteknologi i fremtiden bidra til å kurere Alzheimers og kreft, løse sultkriser, gjøre det mulig for mennesket å utforske mer av verdensrommet eller produsere en kvantedatamaskin. Mulighetene er utallige, og det er enda flere områder som gjenstår å utforske. Så er du en nysgjerrig sjel som er ute etter et framtidsrettet studie, da kan absolutt nanoteknologi være et godt alternativ for deg.

Lykke til med studievalget!

Relevante lenker

https://www.ntnu.no/studier/mtnano
https://www.ntnu.edu/nano
https://www.nano.gov
https://www.nanowerk.com/
https://www.ntnu.no/nano/nanoteknologi

Av Sara Bjellås Gilje