Další krok v oblasti nanotechnologie

Křemíkové čipy se rok od roku zmenšují, jejich výkonnost stoupá, a tím se zlepšuje přenosnost a dostupnost našich přístrojů. Co se ale stane, když už čipy nebude možné dál zmenšit? George Tulevski zkoumá neviditelný a nevyužitý svět nanomateriálů. V současné době pracuje na vývoji chemických procesů, které mají přimět miliardy uhlíkových nanotrubiček k tomu, aby se seskupily do systémů, z nichž je možné sestavovat obvody, obdobně jako si v přírodě živé organismy budují složité, elegantní a rozmanité struktury. Mohly by skrývat klíč k příští generaci výpočetní techniky?

Představme si sochaře tvořícího sochu,

jak pilně seká svým dlátem.

Michelangelo to dokázal krásně vyjádřit:

„Každý kus kamene má uvnitř sochu

a je úkolem sochaře, aby ji objevil.“

Co kdybychom ale postupovali naopak?

Ne od celistvého kusu kamene,

ale z hromady prachu,

miliony částic bychom slepili tak,
aby vznikla socha.

Vím, že je to absurdní myšlenka.

Je to pravděpodobně nemožné.

Sochu z hromady prachu
byste získali jedině tehdy,

kdyby se sestavila sama,

kdybychom dokázali přimět
miliony částic k tomu, aby se spojily

a vytvořily sochu.

I když se to zdá nepravděpodobné,

něčím velmi podobným
se zabývám ve své laboratoři.

Nestavím z kamene,

používám nanomateriály.

Jsou to takové hrozně malilinkaté
fascinující věcičky.

Jsou tak malé, že kdyby byl
tento ovladač nanočásticí,

lidský vlas by měl rozměry
celé téhle místnosti.

Nanomateriály jsou podstatou oboru
nazývaného nanotechnologie,

určitě jste o něm všichni slyšeli,

a taky o tom, jak se díky němu
všechno změní.

Doba mých postgraduálních studií

byla tím nejskvělejším obdobím
pro práci v nanotechnologii.

Neustále docházelo k vědeckým průlomům.

Na konferencích vládlo vzrušení,

z grantových agentur
se tam valila spousta peněz.

A to z tohoto důvodu:

když jsou věci opravdu maličké,

podléhají jiným pravidlům fyziky
než normální předměty,

s nimiž na sebe vzájemně působíme.

Té fyzice říkáme kvantová mechanika.

Z ní vyplývá, že k přesnému nastavení
jejich chování stačí,

když je nepatrně pozměníte,

například přidáním
nebo odebráním pár atomů,

nebo zkroucením materiálu.

Je to jako dokonalá souprava nástrojů.

Bylo to povzbuzující;
měli jste pocit, že dokážete cokoliv.

A taky jsme na tom dělali,

mluvím o postgraduálních studentech
celé své generace.

S nanomateriály jsme se snažili
vytvořit bleskově rychlé počítače.

Sestavovali jsme kvantové tečky,

které by jednou dokázaly nemoc
uvnitř vašeho těla najít a bojovat s ní.

Byly tu i skupiny, které se snažily
zbudovat výtah do vesmíru

s využitím uhlíkových nanotrubiček.

Opravdu, můžete si to dohledat.

Mysleli jsme, že to ovlivní

všechny vědní i technické obory,
od výpočetní techniky po medicínu.

A musím se přiznat,

všechno jsem to baštil,

všechno do posledního drobečku.

To bylo ale před 15 lety

a byla odvedena úžasná
a důležitá vědecká práce.

Zjistili jsme spoustu věcí.

Nanotechnologii se nám nikdy nepodařilo
převést do nových technologií,

které by dokázaly člověka
skutečně ovlivnit.

Je to proto, že tyto nanomateriály

jsou jako dvousečná zbraň.

Kvůli své vlastnosti,
pro niž jsou pro nás zajímavé,

svým malým rozměrům,

s nimi není možné pracovat.

Je to doslova jako snaha postavit sochu
z hromady prachu.

Prostě nemáme dostatečně malé nástroje,
abychom s nimi mohli pracovat.

Ale i kdybychom je měli,
nebylo by to nic platné,

protože bychom nedokázali
spojit miliony částic,

abychom sestavili technologii.

Takže proto

veškerá naděje a ten povyk

zůstaly přesně tím, čím jsou:
nadějí i povykem.

Nemáme žádné nanotečky
pro boj s nemocemi,

nemáme výtahy do vesmíru,

a o co mi šlo nejvíc,
žádný nový typ výpočetní techniky.

Poslední zmíněné, je skutečně důležité.

Zvykli jsme si na to,

že se tempo ve vývoji
výpočetní techniky nezmění.

Na této myšlence
jsme vystavěli celé ekonomiky.

A toto tempo trvá,

díky naší schopnosti
napěchovat do počítačového čipu

stále více součástek.

Čím jsou tyto součástky menší,

tím jsou rychlejší,
spotřebují méně energie,

a jejich cena se sníží.

A tento trend je to, co tu neuvěřitelnou
rychlost vývoje udržuje.

Uvedu příklad:

Kdybych vzal obří počítač,
který dostal 3 muže na měsíc a zpátky,

a nějakým způsobem ho stlačil,

stlačil největší počítač své doby,

aby byl malý jako váš chytrý telefon,

váš současný smartphone,

ten, co jste za něj dali 300 dolarů
a co dva roky ho vyhazujete,

by tuhle věc úplně odrovnal.

Ničím by vás neohromil.

Neuměl by nic z toho,
co dokáže váš smartphone.

Byl by pomalý,

nic byste si na něj nemohli uložit,

s trochou štěstí byste se
možná podívali

na první dvě minuty seriálu „Živí mrtví“.

(Smích)

Vývoj totiž není pozvolný.

Je nezastavitelný.

Je prudký.

Rok za rokem se stupňuje,

až do té míry,
že když srovnáte technologie

dvou po sobě jdoucích generací,

uvidíte, že jsou velice odlišné.

A je naší povinností tento vývoj udržet.

Rádi bychom byli schopni říct totéž
i za 10, 20, 30 let:

podívejte, co jsme za posledních
30 let dokázali.

Víme ale, že tento vývoj nebude věčný.

Popravdě,
tahle party se chýlí ke konci.

Je to jako „poslední šance,
dát si panáka.“

Když nahlédnete pod pokličku,

v mnoha měřítcích,
jako jsou rychlost a výkonnost,

se už vývoj zastavil.

Takže pokud chceme
v téhle party pokračovat,

musíme udělat to,
co jsme vždycky dokázali,

a sice inovovat.

Takže úkolem a posláním naší skupiny

je inovace s využitím
uhlíkových nanotrubiček.

Myslíme si totiž, že zajistí,
aby se tempo vývoje udrželo.

Jejich název napovídá,
co jsou zač.

Jsou to mrňavé duté trubičky
tvořené atomy uhlíku.

Díky svým nanorozměrům,

mají naprosto ojedinělé
elektronické vlastnosti.

Z vědeckých poznatků vyplývá,
že jejich využití ve výpočetní technice

by vedlo až k desetinásobnému
zvýšení výkonnosti.

To je jako bychom jedním krokem přeskočili
několik technologických generací.

Takhle se tedy věci mají.

Máme tenhle závažný problém

a v podstatě máme ideální řešení.

Věda na nás ječí:

„Tohle byste měli udělat,
aby se váš problém vyřešil!“

Tak jo, můžeme začít,

s chutí do toho.

Naběhneme si ale přímo
na tu dvousečnou zbraň.

„Ideálním řešením“ je materiál,
se kterým se nedá pracovat.

K sestavení jednoho počítačového čipu,
bych jich musel seskládat miliardy.

Je to stále stejný hlavolam,
takový věčný problém.

Tehdy jsme si řekli: „Necháme toho.

Nevydáme se stejnou cestou.

Zkusme najít, co chybí?

Co uniklo naší pozornosti?

Co z toho,
co bychom měli udělat, neděláme?“

Je to jako ve filmu „Kmotr“, že?

Když Fredo zradí svého bratra Michaela,

všichni víme, co se musí stát.

Fredo musí zmizet.

Michael to ale pořád odkládá.

Ok, chápu to.

Jejich matka je ještě naživu,
utrápilo by ji to.

Řekli jsme si:

„Kde vězí Fredo v tom našem problému?“

Čím se nezabýváme?

Co neděláme,

ale co přitom udělat musíme,
abychom uspěli?

A tady je odpověď:
ta socha se musí postavit sama.

Musíme najít nějaký způsob,

jak přimět, jak přesvědčit
miliardu těchto částic,

aby se sestavily a vytvořily technologii.

Nemůžeme to udělat za ně.
Musí to udělat ony samy.

Je to obtížné,
není to nic triviálního,

ale v tomto případě, je to jediná možnost.

Ukázalo se, že to není něco
až tak neobvyklého.

My takhle prostě nic nestavíme.

Lidé tímto způsobem nic nestavějí.

Ale když se podíváte kolem sebe,
a příklady jsou všude kolem nás,

Matka příroda takhle staví všechno.

Vše je postaveno hierarchicky.

Můžete jít na pláž,

kde najdete jednoduché organismy
používající molekuly bílkovin

ke zformování písečného materiálu

získaného z moře,
a vytvářejí si ojedinělé

a nesmírně různorodé
podpůrné struktury.

Příroda není ledabylá jako my,
neohání se jen tak.

Je elegantní a moudrá,

staví z toho, co je k mání,
molekulu po molekule,

vytváří struktury, jejichž složitosti

a rozmanitosti se nedokážeme
ani zdaleka přiblížit.

A je už na nanoúrovni.

Je tam už miliony let.

My jsme ti, kteří se na party
dostavili se zpožděním.

Rozhodli jsme se proto,
že použijeme stejný nástroj jako příroda,

a sice chemii.

Chemie je tím nástrojem,
který nám chyběl.

V tomto případě chemie funguje,

protože tyto nanoobjekty
jsou přibližně velké jako molekuly,

takže je můžeme využít
k manipulování s těmito objekty,

podobně jako s nářadím.

Přesně tohle
jsme udělali v naší laboratoři.

Vyvinuli jsme chemický proces,
který se dostane do kupky prachu,

do kupky nanočástic,

vyjme jen ty, které potřebujeme.

Chemické procesy můžeme použít
k uspořádání miliard těchto částic,

abychom získali strukturu,
z níž lze sestavit obvod.

A protože to umíme,

dokážeme sestavit
mnohonásobně rychlejší obvody,

než se kdy s využitím
nanomateriálů podařilo.

Chemický proces je tím
chybějícím nástrojem,

který se každým dnem zdokonaluje
a pracuje s čím dál větší přesností.

A nakonec,

doufáme, že to bude za pár let,

budeme moci splnit
jedno z těch původních předsevzetí.

Oblast výpočetní techniky
je jen jeden z příkladů.

To je to, co mě zajímá
a čemu se naše skupina věnuje.

Ale jiní pracují na obnovitelné energii,
v oblasti medicíny,

na konstrukčních materiálech,

kde nás věda nabádá k tomu,
aby se přešlo k nanotechnologii.

To je tam, kde je nejpřínosnější.

Pokud se ale do toho pustíme,

současní i budoucí vědci
budou potřebovat nové nástroje,

zrovna takové, o kterých jsem mluvil.

A budou potřebovat chemii.
Ta je podstatou.

Krása vědy spočívá v tom,
že jakmile jednou vyvinete nové nástroje,

jsou k dispozici.

A už tam zůstanou,

kdokoliv, kdekoliv
je může převzít a použít,

a tak přispět k tomu,
aby se dostálo příslibům nanotechnologie.

Díky za váš čas,
moc si toho vážím.