Gyulai József

Az emberiség útja a nanovilág felé

V. Hová tartunk? Vízió és valóság

A világ nagyon sok lehetséges és fantasztikus álmot álmodott meg a nanotechnológia terén. Ebben a fejezetben főleg képekkel mutatjuk be, mit szeretne a nanotechnológia tudósgárdája a természettől ellesni.

Bio-nanomotorok

A biológiában a forgómozgás csak néhány célra állta ki az evolúció próbáját. Ahol azonban ez - kizárólag nanoméretekben - bekövetkezett, az igen általános és az élet fontos elemeként tartjuk számon. Az ún. Adenozin-trifoszfát (ATPase) a sejtek energiaellátásának kulcsa. Ez a molekula kémiai energiát alakít forgómozgássá. Így válik a molekuláris motorok tanulmányozásában alapvetővé az ATPase-molekula vizsgálata.

Egy másik ilyen "bevált" forgás az E. Coli baktérium csillója (flagellum), a baktérium helyváltoztatásának eszköze. Ez a csóvává tekeredő fonalrendszer két irányban is képes forogni, és elviszi a baktériumot onnan, ahol "rosszul érzi magát". Mint említettük, Vonderviszt Ferenc személyében magyar kutató is részt vett abban a munkában, amely a csilló növekedését, működését vizsgálta Japánban. Az ő kapcsolatainak köszönhetően Keiichi Namba, a Protonic NanoMachine Project, Erato (JST Project) igazgatója is rendelkezésünkre bocsátotta azt a filmanyagot, amelyet az elektronmikroszkópos in vitro vizsgálatok képi eredményeiből
szintetizáltak mozgóképpé.

Animáció: Ma kezdjük érteni, hogy mi történik...utána tudjuk csinálni? (mpg, 27 MB!)

Modellkísérletek folynak a molekulának mesterséges nanomotorként való felhasználására. E terület egyik legjelentősebb kutatója, Carlo Montemagno (UCLA, USA) két modelljét is rendelkezésünkre bocsátotta.

Animáció: Az első mesterséges nanomotorok egyike (mpg, 2,6 MB)

Az egyikben a molekula forgó rúdjára ültetnek egy pálcaalakú molekulát, amely együtt forog az ATPase-zal, a másiknál maga az ATPase-t dobja fel a felszabaduló energia.

A kémiával való rokonság azért nem egészen azt jelenti, hogy a kémia, pláne a kolloidkémia, mindig is nanotechnológiát csinált. A kémia korábbi feladatainál ugyanis a reakciók támadási pontjai véletlenszerű helyeken lehettek. Az volt a lényeg, hogy teljes terjedelmében előálljon a reaktorban a kívánt vegyület. A nanotechnológia, amely valahol az informatikai alkalmazások húzóerejét használja, akkor tud egy szerkezetet használni, ha azon a funkcionális elemek rendezetten helyezkednek el. Ez kell ahhoz, hogy "címzetten" tudjuk őket befolyásolni, kiolvasni. Az önszerveződést megvalósítani - ez a nagy feladat. Az önszerveződés ellen dolgoznak tudniillik a statisztikai, a hőrezgéses stb. események. Ezek tehát nagy ellenségei a nanotechnológiának - ha nem alacsony hőmérsékleten akarjuk művelni.