Dagens vitenskap er morgendagens teknologi.

Tenk deg at du sitter på flyet fra Tromsø til Oslo, en avstand på 1000 km i luftlinje. Se nå på et av dine hårstrå. Det er omlag 0.1 mm bredt. Forskjellen mellom lengden på flyturen og bredden på hårstrået ditt er omtrent like stor som forskjellen mellom de bilene vi bruker til daglig og de minste ”bilene” som har blitt laget i laboratoriet. Disse nano-bilene er kun en nanometer store (en billiontedels meter), men allerede er planene klare for verdens første nanobil-løp.

I forrige uke ble årets nobelpriser delt ut i Stockholm og Oslo. Årets Nobelpris i kjemi ble tildelt Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart og Bernard L. Feringa fra henholdsvis Frankrike, Storbritannia og Nederland, for deres arbeid med å lage molekylære maskiner som kun er noen nanometer store.

Men hva er en molekylær maskin? Alt vi omgir oss med er bygget opp av atomer og molekyler, fra gassen CO2 som er viktig for økosystemet og klimaet på jorden, til enzymer og DNA som er byggesteinene for alle former for liv. Kjemien er læren om hvordan vi kan bygge molekyler fra andre atomer og molekyler og hvilke egenskaper de har.

Atomer og molekyler er meget små. Avstanden mellom to atomer i et molekyl er kun en tiendels nanometer, og vi må ha mange millioner molekyler før vi kan se dem med det blotte øye. På det atomære nivået er alt i konstant bevegelse, atomene og molekylene ligger aldri i ro. Bevegelsene er tilfeldige, styrt av kollisjoner med andre molekyler og overflater.

En molekylær maskin er et molekyl som ikke lenger beveger seg tilfeldig, men som beveger seg på en bestemt måte når vi tilfører energi. Årets nobelprisvinnere har utviklet en rekke molekylære maskiner: Jean-Pierre Sauvage har utviklet en molekylær muskel. Sir J. Fraser Stoddard har laget en heis som kan heve seg selv 0,7 nanometer og en molekylær databrikke som vil kunne gjøre det mulig å lagre enda flere gigabytes på en liten overflate. Bernard Feringa bygget i 2011 den første firehjulsdrevne nano-bilen.

Til neste år arrangeres den første konkurranse mellom nano-biler i Frankrike. Racerbanen har ikke asfalt, men er i stedet en gulloverflate med en lengde på 90 nanometer og to svinger. Banen er altså tusen ganger mindre enn bredden til et hårstrå. Nano-bilene bruker små elektriske pulser som drivkraft. Et spesialutviklet mikroskop vil fungere både som ladestasjon og som kamera for å følge med på løpet.

Seks biler er påmeldt løpet. Et japansk lag (sponset av Toyota) stiller med et kjøretøy som kan beskrives som en kajakk med fire padleårer. Et sveitsisk lag har utviklet verdens minste racerbil med innebygget ratt. Bilen er så liten at sveitserne er redd for at den skal ta av fra racerbanen. Et tysk lag stiller med ei vindmølle bestående av fire ulike molekyler. Et fransk lag (sponset av Peugeot/Citroën) har bygget en klassisk firehjulsdreven bil bestående av 300 atomer, noe som gjør den franske bilen til en av de største deltagerne.

Men er det noen vits å lage ”maskiner” og ”biler” som er så små at vi ikke kan se dem? Det gjenstår å se. Nobelprisvinneren Richard Feynman introduserte i 1984 begrepet nanoteknologi, og han avsluttet sin forelesning med å si: ”Ha en fantastisk tid når dere gjenskaper alle slags kjente maskiner for å se om det er mulig. Og gi det 25-30 år, så kommer det til å finnes en praktisk nytte av det. Men hva det er, det vet jeg ikke.”

Allikevel, mange ting som skjer i kroppen vår styres av molekylære motorer. Vår evne til å bygge og kontrollere maskiner i laboratoriet vil dermed kunne gi oss innsikt i hvordan kroppen vår virker på molekylnivå. Dette kan gi oss nye muligheter for medisinsk behandling.

At enkeltmolekyler kan fungere som en motor betyr også at kun veldig små energimengder kreves for å få dem til å gjøre oppgaver. Dette kan kanskje kan bidra til mer energieffektive prosesser, og dermed bidra til å redusere vårt fremtidige energibehov.

Det mest spennende ved slike motorer er kanskje allikevel at slike maskiner styres av andre fysiske lover enn de vi opplever til daglig, og de kan dermed gi grunnlaget for helt nye måter for maskinene å fungere på. Kvantedatamaskiner er et slikt eksempel, hvor de kvantemekaniske lovene gir helt nye perspektiver på hva datamaskiner er og hvilke oppgaver de kan løse. En kvantedatamaskin vil for eksempel med enkelhet knekke krypteringsnøkler som i dag brukes til beskyttelse av passord og bankkort.

Årets nobelpris er på mange måter en pris til nysgjerrighetsdreven forskning og til å sprenge grenser. I dag har ikke disse molekylære maskinene noen anvendelse, og det er heller ikke sikkert at vi noen gang vil kunne bruke dem til noen praktiske anvendelser. Samtidig er det klart at oppfinnerne på 1830-tallet ikke tenkte på vaskemaskiner, kjøkkenmaskiner og vifter da de laget de første elektrisk bevegende aksler og hjul, så det vil bli spennende å se hva fremtiden vil bringe. Dagens vitenskap er morgendagen teknologi.

Lik Nordnorsk Debatt på Facebook

På forsiden nå

Jeg registrerer at Tove Karoline Knutsen (Ap) på tampen av sin stortingskarriere engasjerer seg for å frata folk i Tromsø valgfriheten innen pleie og omsorg.  I et leserinnlegg i Nordlys 15.

1
32

De 2 fylkeskommunene er uenige om det meste i prosessen om sammenslåing. I saken om regionhovedsete er man tilsynelatende enige om en vidtgående desentralisering og spredning av funksjoner og arbeidsplasser.

4
19