Wat is de nanotechnologie-industrie?
De nanotechnologie-industrie is een vakoverschrijdend gebied van onderzoek en ontwikkeling in de meeste levens- en fysische wetenschappen. Moleculaire nanotechnologie richt zich vanaf 2011 grotendeels op ontwikkelingen in de vier sleutelsectoren geneeskunde, militaire systemen, energie en informatica, hoewel onderzoek bijna elk gebied van industriële of commerciële interesse kan raken. De focus van bedrijfsmodellen van nanotechnologiebedrijven in het begin van de 21e eeuw ligt meestal op het gebied van materiaalkunde en systemen voor het maken en afleveren van farmaceutische geneesmiddelen. Dit komt omdat het maken van unieke chemische en materiaalstructuren gemakkelijker te engineeren is dan volwassen nanotechnologieën van de toekomst, die een toenemende focus zullen hebben op autonome, zelfreplicerende machines die zijn gebouwd om specifieke taken uit te voeren.
Aangezien de nanotechnologie-industrie ongelooflijk breed kan zijn en verfijningen in materialen en de werking van machines kan brengen voor vrijwel elk proces, moet nanotechnologie-educatie proberen een gevoel van begrip van veel onderzoeksarena's over te brengen. Dit resulteert vaak in experts op bepaalde gebieden zoals fysica, scheikunde of cross-training van kristallografie op gebieden zoals microbiologie en elektrotechniek zodat ze in andere disciplines kunnen werken om de processen die op moleculaire schaal werken volledig te begrijpen. Nieuwe studenten op het gebied van nanotechnologie moeten een fundamenteel inzicht verwerven in verschillende gebieden van menselijke kennis. Deze omvatten natuurkunde, scheikunde, microbiologie en aanverwante biowetenschappen en praktische toepassingen voor deze wetenschappen op verschillende technische gebieden.
De groei van de jonge nanotechnologie-industrie wordt gefinancierd door een breed scala van regeringen over de hele wereld, van die van de Europese Unie tot Japan, India, Rusland, de Verenigde Staten en Australië. Vanaf 2011 wordt geschat dat $ 10.000.000.000 Amerikaanse dollars (USD) jaarlijks op een wereldwijde basis worden uitgegeven voor dergelijk onderzoek, en dit cijfer zal naar verwachting aan het einde van hetzelfde jaar stijgen tot $ 65.000.000.000 USD. Tegen 2014 zijn schattingen dat de onderzoeksuitgaven wereldwijd $ 100.000.000.000 USD zullen bedragen en tegen 2015 $ 250.000.000.000 USD moeten benaderen. Ontwikkelingslanden investeren ook zwaar in de nanotechnologie-industrie, waarbij de uitgaven van China die van de VS in 2011 voorbijgaan.
In veel opzichten is het succesvol bouwen van een levensvatbare nanotechnologietoepassing een race naar een eindstreep waar de winnaar patenten heeft op apparaten of materialen die potentieel wereldwijde implicaties kunnen hebben en de maatschappij op onvoorziene en revolutionaire manieren kunnen veranderen. Veel wetenschappers zien de nanotechnologie-industrie als het begin van een tweede industriële revolutie die stilzwijgend plaatsvindt in laboratoria over de hele wereld en die grotendeels onopgemerkt blijft door het publiek. Dit ondanks het feit dat vanaf 2011 al duizenden producten en materialen te koop zijn op de retailmarkt met functies die op nanotechnologische schaal zijn ontwikkeld.
De brede interesse in de nanotechnologie-industrie is een direct gevolg van hoeveel algemene wetenschap het is. Het heeft het vermogen om elk bekend chemisch of machineproces te nemen en het efficiënter en krachtiger te maken door de reacties te beheersen die op atomaire en moleculaire schaal optreden, wat ongekend is in de menselijke geschiedenis. Schaalregeling van deze processen tot het macroniveau van de dagelijkse menselijke activiteit heeft het potentieel om industriële processen te maken die in staat zijn om 100% van hun afvalproducten te recyclen of afval dat is geproduceerd door vorige generaties van de samenleving en het te verfijnen tot bruikbare nieuwe materialen door wederopbouw zijn moleculaire basisstructuur.
Nanotechnologiemachines hebben ook het potentieel om fundamentele wegversperringen in het menselijk begrip te omzeilen. Handelend als een vorm van universele mechanica, kunnen dergelijke geprogrammeerde microscopische machines op een dag in staat zijn om beschadigde cellen of organen in het menselijk lichaam te vervangen door nieuwe op moleculaire schaal te produceren, zonder de noodzaak om te begrijpen wat de oorzaak was van het falen van organen in de eerste plaats. De nanotechnologie-industrie heeft daarom het doel om te profiteren van kennis in chemie, natuurkunde en biologie om te fungeren als een vorm van assemblagelijnarbeider, waarbij versleten materialen en systemen worden vervangen door nieuwe, terwijl potentieel afvalmateriaal als bronmateriaal wordt gebruikt . Natuurlijke systemen zoals bomen doen dit sinds onheuglijke tijden door complexe structuren één cel tegelijk te bouwen, maar tot voor kort deed de menselijke samenleving alleen maar om de eindresultaten van dergelijke groei vorm te geven en te gebruiken.
Zowel K. Eric Drexler met zijn boek uit 1986, The Engines of Creation , als Richard Feynman's talk uit 1959, There is Plenty of Room at the Bottom , worden beschouwd als de fundamentele vonken die een grote belangstelling voor wetenschap en techniek voor de nanotechnologie-industrie creëerden. Drexler geloofde dat er geen fundamentele grenzen waren aan het maken van zelfreplicerende moleculaire machines die uiteindelijk elk apparaat of materiaal uit algemene bronnen konden bouwen. Feynman promootte hetzelfde idee door te stellen dat de directe manipulatie van atomen een praktische mogelijkheid was.