Nanoteknologi er mulig delvis fordi verktøy har blitt utviklet for å ‘ se ‘ partikler av materie en nanometer (nm) over, eller mindre. Det er mindre enn en milliarddel av en meter.Da ideen om nanoteknologi ble utviklet på 1960-tallet, var det nettopp det-en ide. Forskere kunne ikke gjøre mye for å få nanoteknologi til å skje, da de ikke hadde verktøyene for å se eller jobbe på nanoskala. Så, på noen måter, nanoteknologi har avansert sammen utviklingen av mikroskoper.

Optiske mikroskoper

Optiske (lys) mikroskoper har eksistert i mange år. Du kan få forstørrelser på over 2000 ganger med et moderne lysmikroskop. Dette er nok til å se inne i plante-og dyreceller, men ikke i detalj. Hovedgrensen er lysets bølgelengde. I virkeligheten er mange nanoskala objekter så små at lys rettet mot dem savner, og det reflekteres ikke tilbake for oss å se. Dette betyr at objekter på mindre enn 300 nm forvrenges under et lysmikroskop.

Elektronmikroskop

for å forstørre ting mer, ble et nytt verktøy utviklet. Dette kom i 1931, med oppfinnelsen av elektronmikroskopet. Bjelker av elektroner er fokusert på en prøve. Når de treffer den, er de spredt, og denne spredningen brukes til å gjenskape et bilde. Et elektronmikroskop kan brukes til å forstørre ting over 500.000 ganger, nok til å se mange detaljer inne i celler. Det finnes flere typer elektronmikroskop. Et transmisjonselektronmikroskop kan brukes til å se nanopartikler og atomer.

Scanning probe mikroskoper

for å se atomer i detalj, var det nødvendig med et verktøy som ikke stole på lys eller stråler av elektroner. Dette kom på 1980-tallet, med utviklingen av scanning probe mikroskoper. Når du kjører fingeren over en overflate, si papir eller teppe, kan du fortelle hvor glatt eller grov det er. En scanning probe mikroskop fungerer på en lignende mekanisk måte, men ved hjelp av en nanoskala ‘finger’.

Det finnes forskjellige typer scanning probe mikroskop som fungerer på litt forskjellige måter:

• en atomic force mikroskop har en veldig fin spiss, noen ganger bare et atom bredt, som er dratt over en prøve overflate. Spissen stiger over atomer og faller inn i mellomrommene mellom. Stigningen og høsten er så små at en laser brukes til å registrere bevegelsen. En datamaskin bruker informasjonen til å produsere 3d-bilder av atomer. Du ser bildet på en dataskjerm, ikke gjennom et okular som du gjør i optiske mikroskoper.

• scanning tunneling mikroskop måler endringer i elektrisk strøm mellom sondespissen og atomene på en prøve overflate.

• i et magnetisk kraftmikroskop endrer spissen seg i overflatenes magnetiske struktur på atomnivå.

disse scanning probe mikroskoper var verktøyene forskerne hadde ventet på. Nanoteknologien har tatt av. Ikke bare kunne atomer bli sett, det ble funnet at tipsene til mikroskopene kunne brukes til å fange individuelle atomer og flytte dem rundt. Forskere var i stand til å lage bilder ut av noen få atomer, for eksempel bokstaver og smilefjes. Mer seriøst betydde dette nye verktøyet at det var mulig å begynne å jobbe med en av drømmene til noen nanoteknologer-bygging av nanoskalaobjekter atom for atom.