A láthatatlan törpék óriási birodalma

A nanovilág előrenyomulását a technika segítette és szolgálja, amit az is mutat, hogy az egy-két évtizede még Nobel-díjra érdemes különleges mikroszkópok, manipulátorok mára viszonylag nem túl drágán beszerezhető eszközökké váltak. Igényét pedig a nanotudományra és -technikára elsősorban a modern elektronika, a számítástechnika és a távközlés nyújtotta be. Mindennapjainkban magunk is tapasztalhatjuk, hogyan zsugorodnak elektronikus eszközeink szinte napról napra, miközben gyorsabbá és egyre olcsóbbá válnak. Egy tíz-tizenkét éves mobiltelefon szinte nevetséges monstrumnak hat, miközben mai, kisebb és jóval könnyebb utódjával már képeket is küldhetünk, videókat nézhetünk (más kérdés, hogy minek). Köszönhető mindez az egyre zsugorodó méretű elektronikai alapalkatrészeknek, amelyek „sűrűsége” eddig körülbelül másfél évenként megkétszereződött. De hát a fák sem nőnek az égig, mi pedig egyre inkább közelítjük a határokat, míg el nem elérkezünk a nanovilágba.

Drog és olaj

Alig két évtizede, 1986-ban tanúja voltam Amerikában a száz nanométeres méretekkel végzett kísérleteknek – emlékezik Gyulai József akadémikus, az anyagtudomány nemzetközi hírű tudósa. – 2001-re már tömegtermelést folytattak ebben a mérettartományban, most pedig a 45 nanométernél tartunk, miközben küszöbön áll a 32 nm-es technika, és megkezdődtek az ez alatti méretekkel végzett kísérletek is. Ám a példátlan tempójú miniatürizálás a végéhez közeledni látszik. Ezért is kezdett a szakma azon spekulálni, mi történik ezután, mert a tempó lefékeződésére senki sem merne fogadni.

Adódik a kérdés: hol áll hazánk ebben a szédületes versenyben, amelyben az óriásvállalatok csupán a kutatásokra évi dollárszázmilliókat – vagy még inkább -milliárdokat – költenek. Majdnem öt éve, hogy meglehetősen vaskos tanulmánygyűjtemény jelent meg Gyulai akadémikus szerkesztésében a hazai nanotechnológiai kutatások eredményeiről, s ebben tucatnál több magyar kutató számolt be a világ éllovasainak eredményei mellett a magyarországi kutatásokról is.

Mert nemcsak léteznek ilyenek, de egy-egy területen sikeresek is. Elsősorban az érzékelők terén van dicsekednivalónk (ezzel kerülhettünk be a „Sub-32 nm...” EU-platformba), ami azért előny, mert napjainkban a szenzorika igen nagy üzlet. Mert nemcsak rengeteg dologba kellenek érzékelők, hanem rendkívül sokfélére van szükség. Már egy alsó középkategóriájú mai autóban is többször tíz szenzor garantálja biztonságunkat, teszi kellemessé a vezetést – a légzsákoktól kezdve a motor munkáját ellenőrző „intelligens” eszközökig. Ilyenek segítenek például a gépkocsi-karosszériák azonosításában is, anélkül hogy a festékréteget meg kellene bontani.

Másik példa az Akadémia Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetében kifejlesztett okos érzékelők, amelyek már néhány molekulányi robbanószert, kábítószert is képesek kimutatni, vagy az olajiparban rendkívül hasznos parányi detektorok, amelyek a csővezetékek állapotáról adnak jelentést. A legújabb siker a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Informatikai Karával közösen kifejlesztett tapintásérzékelő, amelynek érzékenysége nem marad el az emberi ujjbegyétől, és többek között hasznos lehet például a robotikában, az orvoslásban. Az intelligens eszközről jövő jelek számítógépre kerülnek, amely azonnal képen mutatja meg a beteg belső állapotát. És nincs megállás, hiszen az MFA-ban már keresnek olyan új megoldásokat is, mint amilyen a Veszprémi Egyetemmel közös bioérzékelő program.

Éppen ez a nanotechnika nagyon új és jellegzetes vonása: elmossa a tudományágak és a technológiai eljárások közti határokat. Az új diszciplína a kvantumfizika, a kémia, a méréstechnika, a hagyományos anyagtudományok, a biológia, a számítástechnika, a mikroelektronikai technológia összefonódásából áll össze és fejlődik tovább. Előretörését mutatja, hogy – amint azt a nanotudományokban ugyancsak jeleskedő Csurgay Árpád akadémikus közölte – az Egyesült Államokban évi nyolcvanezer nanotechnológus képzését határozták el. Igaz, az ember némileg kétkedik, mert még egy ilyen nagy országban is nehéz hirtelen összeszedni annyi színvonalas, valóban szakértő oktatót, akik ekkora létszámot képesek kiokosítani, de a kérdés megoldható, például jeles külföldi tanárok átcsábításával, meg aztán seregnyi hagyományos tantárgyat lehet megreformálni és átnevezni.

Sűrűn elhangzik manapság, hogy a magyar társadalomnak olyan alapkutatásokra van szüksége, amelyek eredményei gyorsan átáramlanak a gazdaságba. Ám az igazán újat kereső és az érdemleges megoldásokra rá is találó kutatások nem mindig valósulnak meg azonnal, csupán azért, mert a politika szereplői ezt szeretnék. Többnyire kanyargós utak vezetnek el a megoldásig, elég, ha csak a ma oly divatossá vált, de több mint száz éve ismert üzemanyagcellákra utalunk.

Például a mostanra igen sikeres MFA is kanyargós és nemegyszer bizony fájdalmas állomásokkal teli utat járt be az elmúlt évtizedben. A kilencvenes évek második felében az Akadémia határozott intézeteinek konszolidációjáról. Összevonások és leépítések kísérték a folyamatot, nem fájdalommentesen. Elég csak azt említenünk, hogy a két intézet összevonásából keletkezett újnak a létszáma 120 fővel lett kevesebb az eredetinél. Mára már talán elsimultak a tíz év előtti nagy hullámok, és az is kiderült, esetenként sikerül elérni, hogy az alkalmazásokban is sikeres alapkutatások művelői gyakorlati hasznot hozva végezzék a munkájukat.

Nem testidegen

A nanotechnológia növekvő népszerűségével kezdtük, amelynek már most is haszonélvezői vagyunk. Ugyanakkor körvonalazódnak a veszélyei is, hiszen mint minden, az ember által teremtett újdonságnak, hosszú távú hatásait még ennek sem tapasztaltuk ki. Mert mi történhet akkor, ha a vírusoknál kisebb nanorészecskék tömegesen jutnak be az emberi szervezetbe? Ráadásul nagy részük szénalapú, tehát olyan anyagból áll, ami nem testidegen. Mi van, ha ezekből az eszközökből mutánsok, selejtek jönnek létre? Természetesen vizsgálódnak már tudományos intézmények és kormányok által támogatott szervezetek, az Egyesült Államokban éppúgy, mint az Európai Unióban. Egyelőre azonban még a megbízható és egyértelmű osztályozásig sem jutottak el, már csak azért sem, mert szinte napról napra jelennek meg újabb összetételű és funkciójú nanoeszközök. Gyulai akadémikus azonban optimista:
– Az emberiség eddig is megtalálta a védelmet az új találmányok hátrányos velejárói ellen. Napjainkban éppen a tudás gyors terjedése, a technika magas szintje és a globális összefogás az, ami már kezdi megteremteni az ellenőrzés és a védekezés megoldásait és rendszereit – állítja az akadémikus.