Terugblik op STT60 – Nanotechnologie – Wat is er van uitgekomen? (1998)

Door: Arthur ten Wolde
28 juni 2018

Precies 20 jaar geleden publiceerde STT een toekomstverkenning over nanotechnologie (1996-1998). Wat is daar van uitgekomen?

Na mijn succesvolle afronding van een studie over onderwijs was het lastig een nieuw onderwerp te kiezen. “Misschien toch nanotechnologie?” schreef ik op een post-it die ik neerlegde bij toenmalig directeur Erik van de Linde. Dat bleek een gouden greep. Aanleiding was de fascinatie van ‘nano’ als verwachte nieuwe, onbekende technologiegolf na de ICT en de biotechnologie. Nano zou onze hele economie opnieuw op zijn kop kunnen zetten, en zowel enorme kansen als bedreigingen met zich meebrengen.

‘Goeroes’ op onontgonnen terrein

Uiteindelijk werkten 70 mensen mee aan de verkenning. Van ASML tot en met bijdragen uit de Verenigde Staten – waar ik naartoe mocht om kennis te maken met de ‘goeroes’ op dit onontgonnen terrein – en zelfs uit Japan. Een van de auteurs was bovendien Ben Feringa uit Groningen, die in 2016 de Nobelprijs voor de scheikunde heeft gewonnen voor zijn werk aan moleculaire nanomachines.

Artists impression of a molecular memory constructed by self-assembly.

Hoe zag men de ontwikkeling van nanotechnologie voor zich? Er was toen al veel aandacht voor de definitie: “Nanotechnologie is een opkomend veld van onderzoek en ontwikkeling gericht op toenemende controle over materiële structuren met afmetingen op nanoschaal (0,1 tot 100 nm) in tenminste een dimensie. […] Vandaag de dag bestaat nanotechnologie uit vier hoofdgebieden: nanoelektronica, nanomaterialen, moleculaire nanotechnologie, en microscopen met een oplossend vermogen op nanoschaal.”

Resultaten

Wat is er van uit gekomen? “Nanoelektronica zal krachtiger elektronische processoren en geheugens opleveren, te integreren in computers, telefoons, auto’s, enzovoorts. Dit betekent een wereldmarkt van honderden miljarden guldens, waardoor nanoelektronica de drijvende kracht vormt achter de huidige ontwikkeling van nanotechnologie.” Klopt helemaal. Hoewel niemand zijn hand ervoor in het vuur durfde te steken, heeft de wet van Moore voor verdubbeling van het aantal transistors per computerchip inderdaad standgehouden. En sinds 2015 vlakt de groei af omdat we tegen de atomaire ondergrens voor verdere verkleining aanlopen. ASML is intussen uitgegroeid tot een van de machtigste bedrijven in de wereld – niet voorspeld, wel super natuurlijk.

Single electron charting effect: the current through a superconduc-ting single-electron tun-neling (SET) transistor. The pattern repeats itself horizontally each time the gate voltage pulls another electron tunnels onto the central island.
Blue = nearly no currentred = high current

Verder worden nanomaterialen inderdaad toegepast in honderden toepassingen waaronder verf, inclusief antiroest-deklagen, taaiere en hardere snijwerktuigen (ZAO NIR), fotokatalytische luchtfilters (BRID), medische implantaten (Nano Retina implant). Nanodeeltjes worden gebruikt voor kankerbestrijding, bloedzuivering en medisch onderzoek.Het vreselijke “grey goo” scenario van Eric Drexler is inderdaad science fiction gebleken.

Echter, nanomaterialen worden nog steeds alleen toegepast in een beperkt aantal nichemarkten. De wereldmarkt is maar half zo groot (ca € 5 miljard) als de toenmalige schatting voor 1998! Nanogestructureerde zonnecellen en moleculaire nanomachines zitten nog steeds in de onderzoeksfase. Nanomicroscopen zijn wetenschappelijke tools gebleven. Het gesteggel over het adresseren van mogelijke risico’s van nanodeeltjes in EU wetgeving loopt nog steeds. Men komt er niet uit.

 

Onbekende risico’s

Kortom, de les zou die ik de toekomstverkenners van nu zou willen meegeven is: zodra sprake is van onbekende risico’s voor alledaagse toepassingen, zoals bij nanomaterialen, wordt de ontwikkeling van de technologie sterk vertraagd en beperkt. En omgekeerd, bij een krachtige marktvraag voor radicaal nieuwe producten zoals smartphones, tablets en spelcomputers, walst de technologie als het ware over alle obstakels heen.

En je bent nooit te vroeg met een verkenning. De twijfel van het bestuur over het starten van de studie kwam namelijk voort uit het nog prille, wetenschappelijke stadium van een groot deel van de technologie. Dat bleek geen probleem. De studie werd destijds als inspirerend ervaren. We hielden met een twintigtal Nederlandse CEOs een live videoconferentie – toen nog heel bijzonder! – met nanodeskundige Ralph Merkle in Californië. ‘Nano’ is na 20 jaar nog steeds geen mainstream. De overgang naar een circulaire economie is momenteel veel belangrijker. Maar nanotechnologie heeft via de sociale media onze levens inderdaad blijvend veranderd – en meer en nieuwe toepassingen zullen zeker nog volgen.

 

Eerdere en latere relevante STT-studies:

STT71 Converging Technologies: Innovation patterns and impacts on society
Edited by Maurits Doorn, 2006 (ISBN 978 90 809613 3 3)
STT70 Genomics 2030: Part of Everyday Life
Edited by Mark de Graef, 2005 (ISBN 978 90 809613 2 6)
STT56 Microsystem technology: exploring opportunities
Edited by Gerben Klein Lebbink, 1994 (ISBN 90 14 05088 7)
STT22 Materialen voor onze samenleving
Redactie: ir. J.A. Over, 1976