De volgende stap in nanotechnologie

Stel je een beeldhouwer voor
die een standbeeld aan het maken is,

en stukjes steen wegbeitelt.

Michelangelo verwoordde dit zeer fraai:

"In elk blok steen
zit een beeld verborgen

en het is de taak van de beeldhouwer
om het te ontdekken."

Maar wat als hij
omgekeerd te werk was gegaan?

Niet met een massief blok steen,

maar met een grote hoop stof,

en hij dan op de een of andere manier
miljoenen deeltjes aan elkaar lijmt

om een beeld te vormen.

Ik weet dat dat absurd klinkt.

Het is waarschijnlijk onmogelijk.

De enige manier waarop je
stof tot standbeeld maakt

is als het standbeeld
zichzelf zou bouwen --

als we op een bepaalde manier
miljoenen deeltjes

ertoe konden zetten samen te trekken
om het standbeeld te vormen.

Hoe raar dat ook klinkt,

dat is bijna precies het probleem
waar ik in mijn lab aan werk.

Ik bouw echter niet met steen,
maar met nanomateriaal.

Dat zijn onmogelijk kleine,
fascinerende deeltjes.

Zo klein dat als deze controller
een nanodeeltje was,

een mensenhaar de grootte
van deze hele ruimte zou aannemen.

En ze vormen de kern van een gebied
dat nanotechnologie wordt genoemd,

wat iedereen waarschijnlijk wel kent,

en zogenaamd alles zou gaan veranderen.

Toen ik studeerde,

was het een van de leukste tijden
om in de nanotechnologie te werken.

Er gebeurden continu weer nieuwe
wetenschappelijke doorbraken.

Conferenties waren alom,

en er stroomden bakken geld binnen
vanuit steunfondsen.

En de reden is dat wanneer
objecten heel klein worden,

ze onderworpen zijn aan
een andere soort natuurkunde

dan de objecten waarme wij
in contact staan.

Deze vorm van natuurkunde heet
quantummechanica.

En volgens deze kwantummechanica
is het gedrag van kleine objecten

te controleren door het maken
van kleine veranderingen,

zoals het toevoegen
of verwijderen van een stel atomen,

of het draaien van het materiaal.

Het is een ultieme gereedschapskist.

Het voelde alsof je tot alles in staat was
en je alles kon produceren.

Wij deden het --

en met "wij" bedoel ik
mijn hele generatie alumni.

We probeerden supercomputers te maken
met nanomaterialen.

We fabriceerden kwantumstippen

die ooit in je lichaam ziektes
zouden kunnen opsporen en vernietigen.

Er waren zelfs groepen bezig
een lift naar de ruimte te maken

met behulp van koolstofnanobuizen.

Je kunt het opzoeken, het is echt waar.

Enfin, wij dachten dat het alle aspecten
van wetenschap en technologie

zou gaan beinvloeden,
van informatica tot medicijnen.

En ik moet toegeven,

ik ging er volledig in mee.

Ik was echt verkocht.

Maar dat was 15 jaar geleden,

en de wetenschap werd geweldig
bedreven, belangrijk werk gedaan.

We hebben veel geleerd.

We waren nooit in staat
die wetenschap te vertalen

in nieuwe technologiën die echt
een invloed op mensen zouden hebben.

Want met bij het werken met nanomateriaal
snijdt het mes aan twee kanten.

Hetzelfde dat het zo interessant maakt,
het kleine formaat

maakt het onmogelijk om mee te werken.

Het is net als het maken van een beeld
uit een hoopje stof.

En we hebben er simpelweg voor
geen gereedschap dat klein genoeg is.

Maar al hadden we dat,
maakte het niet uit,

want we zouden niet één voor één
miljoenen deeltjes samen kunnen brengen

om een technologie te vormen.

En zodoende zijn de beloftes
en het enthousiasme

alleen beloftes en enthousiasme gebleven.

We hebben geen nanobots
die ziektes afweren,

geen liften naar de ruimte,

en waar ik me het meest voor interesseer,
geen nieuwe soorten informatica.

Dat laatste is van groot belang.

Er is de verwachting geschapen

dat vooruitgang op computergebied
altijd zal voortduren.

Complete economieën rusten op dit idee.

En deze vooruitgang is er
omdat wij steeds meer en meer apparaten

op een computerchip kunnen plaatsen.

En hoe kleiner die apparaten worden,
hoe sneller en energiezuiniger ze zijn

en hoe goedkoper ze worden

Die convergentie brengt
zodanig snelle vooruitgang.

Ter illustratie:

als ik de computer die drie mensen
naar de maan en terug bracht -

toentertijd de beste computer -

zou samenpersen van kamergrootte
tot de grootte van een smartphone,

dat ding waar je 300 euro aan uitgeeft
en na twee jaar weer weggooit,

zou je smartphone het regelrecht winnen
van die computer.

Je zou niet onder de indruk zijn.

Hij zou niets kunnen
wat je smartphone doet.

Hij zou traag zijn,

je zou er niets op kunnen opslaan,

en met geluk net de eerste minuten van
een "Walking Dead" aflevering kunnen zien.

(Gelach)

Wat ik probeer te zeggen,
de vooruitgang is niet geleidelijk.

De vooruitgang is continu,
en exponentieel.

Het bouwt elk jaar weer
op de gelegde bouwstenen,

zodanig dat wanneer je technologie
van twee opvolgende generaties bekijkt,

ze bijna onherkenbaar zijn

En we zijn het onszelf schuldig
die vooruitgang voort te zetten.

We willen over 10, 20, 30 jaar
hetzelfde kunnen zeggen:

kijk wat ons de laatste 30 jaar is gelukt.

Maar we weten dat deze vooruitgang
wellicht niet eeuwig zal duren.

In feite loopt het feestje al ten einde.

Net als het laatste rondje
van de avond aan de bar.

Als je het onder de loep legt
blijkt dat onder veel maatstaven,

zoals snelheid en resultaat,

de vooruitgang al
tot stilstand gekomen is.

Dus als we willen dat het feest doorgaat,

moeten we doen wat we altijd al konden,
namelijk innoveren.

Dus de rol en missie
van onze groep

is om te innoveren door het gebruik
van koolstofnanobuizen

omdat wij denken dat dat de manier is
om de vooruitgangssnelheid te waarborgen.

Ze zijn precies zoals het klinkt.

Kleine, holle tubes van koolstofatomen,

wier geringe grootte geweldige
elektronische kwaliteit biedt.

En de wetenschap zegt ons dat
als we ze in computers zouden gebruiken

we een vertienvoudiging
van prestaties kunnen realiseren.

Het is alsof we generaties technologie
overslaan in één stap.

En dat is het.

We hebben een belangrijk probleem

en we hebben wat eigenlijk
de ideale oplossing is.

De wetenschap roept ons,

"Dit moeten jullie doen om
jullie probleem op te lossen."

Prima, laten we beginnen.
Laten we dit doen.

Maar dan kom je het mes
weer tegen dat aan twee kanten snijdt.

De "ideale oplossing" bevat materiaal
waar onmogelijk mee te werken is.

Ik zou miljarden deeltjes moeten ordenen
om een enkele computerchip te maken.

Het is dezelfde valstrik,
een onvermijdelijk probleem.

Op dat moment zeiden we,
"Laten we er mee ophouden."

Laten we niet twee keer die fout begaan.

Laten we uitzoeken wat er ontbreekt.

Wat zijn we niet aan het doen
dat wél moet gebeuren?

Het is net als in "The Godfather".

Wanneer Fredo zijn broer Micheal verraadt,
weten we allemaal wat er moet gebeuren.

Fredo moet het hoekje om.

(Gelach)

Maar Michael stelt het uit.

Prima, ik snap het.

Hun moeder leeft nog,
het zou haar van slag maken.

We zeiden,

"Wat is de Fredo in ons probleem?"

Waar zijn we niet mee bezig?

Wat zijn we niet aan het doen,

dat wel moet gebeuren om dit
een succes te maken.

En het antwoord is dat het beeld
zichzelf moet gaan bouwen.

We moeten een manier vinden
die deze deeltjes dwingt, overhaalt

om zichzelf in deze technologie
samen te brengen.

Wij kunnen het niet voor ze doen.
Ze moeten het zelf doen.

En het is de moeilijke weg,
en dit is niet onbelangrijk,

want in dit geval is dat de enige weg.

Nu blijkt dat dit probleem
niet geheel onbekend is.

We bouwen gewoon niets op die manier.

Mensen bouwen niets op die manier.

Maar kijk je eens om je heen,
dan zie je er overal voorbeelden van.

Moeder Natuur maakt alles op deze manier.

Alles wordt van onderop opgebouwd.

Op het strand vind je simpele organismen
die eiwitten gebruiken - in feite moleculen -

om na te bootsen wat eigenlijk zand is.

Het word zo uit de zee geplukt

en gebruikt om zeer diverse
en buitengewone bouwwerken te vormen.

En de natuur is niet zo wreed als wij.

Ze is elegant en slim,

bouwt met wat er beschikbaar is,
molecuul na molecuul,

en maakt structuren met zulke
diversiteit en complexiteit

die wij niet eens kunnen begrijpen.

En ze is al bij de nano.

Al honderden miljoenen jaren lang.

Wij zijn degenen die te laat zijn.

Dus wij besloten hetzelfde gereedschap
te gebruiken als de natuur:

scheikunde.

Scheikunde is het ontbrekende gereedschap.

En het werkt in dit geval, omdat
objecten met nanoschaal

ongeveer evengroot zijn als moleculen

dus we kunnen ze gebruiken
om deze deeltjes te sturen,

net als een stuk gereedschap.

Dat is precies wat we hebben gedaan
in ons lab.

We hebben scheikunde ontwikkeld
die in de hoop stof gaat,

in de hoop nanodeeltjes

en precies die deeltjes
die we nodig hebben eruithaalt.

Dan kunnen we scheikunde gebruiken
om miljarden deeltjes neer te leggen

in patronen die nodig zijn
om circuits te bouwen.

En omdat we dat kunnen doen,

kunnen we circuits maken
die vele malen sneller zijn

dan wat iemand voorheen
heeft kunnen bereiken met nanomateriaal.

Scheikunde is het missende gereedschap.