nanotechnologie is mogelijk, deels omdat er instrumenten zijn ontwikkeld om deeltjes van materie een nanometer (nm) dwars of kleiner te’ zien’. Dat is minder dan een miljardste meter.

toen het idee van nanotechnologie in de jaren zestig werd ontwikkeld, was het gewoon dat-een idee. Wetenschappers konden niet veel doen om nanotechnologie te laten gebeuren, omdat ze niet de middelen hadden om op nanoschaal te zien of te werken. Zo, in sommige opzichten, heeft nanotechnologie naast ontwikkelingen van microscopen vooruitgegaan.

optische microscopen

optische (licht) microscopen bestaan al vele jaren. Je kunt meer dan 2000 keer vergrotingen krijgen met een moderne lichtmicroscoop. Dit is genoeg om in plantaardige en dierlijke cellen te kijken, maar niet in veel detail. De belangrijkste limiet is de golflengte van licht. In feite zijn veel nanoschaal objecten zo klein dat licht gericht op hen mist, en dus niet wordt gereflecteerd voor ons om te zien. Dit betekent dat objecten van minder dan 300 nm vervormd zijn onder een lichtmicroscoop.

elektronenmicroscopen

om dingen meer te vergroten, werd een nieuw hulpmiddel ontwikkeld. Dit kwam in 1931, met de uitvinding van de elektronenmicroscoop. De bundels van elektronen zijn geconcentreerd op een steekproef. Wanneer ze het raken, worden ze verstrooid, en deze verstrooiing wordt gebruikt om een beeld opnieuw te maken. Een elektronenmicroscoop kan worden gebruikt om dingen meer dan 500.000 keer te vergroten, genoeg om veel details in cellen te zien. Er zijn verschillende soorten elektronenmicroscoop. Een transmissie elektronenmicroscoop kan worden gebruikt om nanoparticles en atomen te zien.

Scanning probe microscopen

om atomen in detail te zien, was een instrument nodig dat niet afhankelijk was van licht of bundels van elektronen. Dit kwam in de jaren 1980, met de ontwikkeling van de microscopen van de aftastensonde. Als je met je vinger over een oppervlak loopt, bijvoorbeeld papier of tapijt, kun je zien hoe glad of ruw het is. Een scanning probe microscoop werkt op een soortgelijke mechanische manier, maar met behulp van een nanoschaal ‘vinger’.

Er zijn verschillende soorten scansondemicroscoop die op enigszins verschillende manieren werken:

• een atoomkrachtmicroscoop heeft een zeer fijne punt, soms slechts een atoom breed, die over een monsteroppervlak wordt gesleept. De top stijgt over atomen en valt in de ruimtes ertussen. De stijging en daling zijn zo klein dat een laser wordt gebruikt om de beweging vast te leggen. Een computer gebruikt de informatie om 3D-beelden van atomen te produceren. Je ziet het beeld op een computerscherm, niet door een oculair zoals bij optische microscopen.

• De scanning tunnelling microscoop meet veranderingen in elektrische stroom tussen de sondepunt en de atomen op een monsteroppervlak.

• in een magnetische krachtmicroscoop verandert de puntzin in de magnetische structuur van het oppervlak op atomair niveau.

deze scansondemicroscopen waren de instrumenten waarop wetenschappers hadden gewacht. Nanotechnologie is nu van start gegaan. Niet alleen konden atomen worden gezien, men vond dat de uiteinden van de microscopen konden worden gebruikt om individuele atomen vast te haken en hen rond te bewegen. Wetenschappers waren in staat om beelden te maken van een paar atomen, zoals letters en smiley gezichten. Meer serieus, deze nieuwe tool betekende dat het mogelijk was om te beginnen met het werken aan een van de dromen van sommige nanotechnologen – het bouwen van nanoschaal objecten atoom voor atoom.