אינטרנט  |  ynet  |  בעלי מקצוע  |  קניות  |  ספקים למשרד
|שלום אורח
התחבר
|הירשמו ל-ynet

   חדשות תוכן ועדכונים 24 שעות - Ynet


ריצ'רד פיינמן, חוזה הננוטכנולוגיה
ריצ'רד פיינמן, חוזה הננוטכנולוגיה צילום: גטי אימג' בנק ישראל
 
ננוגבישים מוליכים-למחצה בעלי מגעי זהב; פותחו באוניברסיטה העברית
ננוגבישים מוליכים-למחצה בעלי מגעי זהב; פותחו באוניברסיטה העברית באדיבות האוניברסיטה העברית
 
הלוגו של יבמ, 1990 (אטומי קסנון על מצע ניקל)
הלוגו של יבמ, 1990 (אטומי קסנון על מצע ניקל) באדיבות מעבדות המחקר של יבמ
 
המלה "אטום" בכתב קנג'י יפני (אטומי ברזל על מצע נחושת)
המלה "אטום" בכתב קנג'י יפני (אטומי ברזל על מצע נחושת) באדיבות מעבדות המחקר של יבמ
 
 פורמט להדפסה  הדפס

אתרים נוספים
 E-Drexler - אתר העוסק בננוטכנולוגיה
 חדשות ודיונים בנושא הננוטכנולוגיה


ערכים קשורים
 שבב
 צורן
 סינתזה
 תרכובת
 פחמן
 יהלום
 אברון
 ריבוזומים והקוד הגנטי
 רנ"א
 ריצ'רד פיליפס פיינמן
 מיקרוסקופ
 חומרים רדיואקטיביים
 מדע בדיוני
 רוברט אנסון היינליין
 אנרגיה
 הנדסה גנטית
 אסטרואיד
 היפרטקסט
 ביוטכנולוגיה
 בינה מלאכותית
 מעבדות בל
 תאגיד יבמ
 קסנון
 חיידקי קולי
 ריצ'רד בקמינסטר פולר
 תקליטור
 טקסטיל
 חומרים פלסטיים
 מיטוכונדריון
 מחשב
 אוטומציה ורובוטיקה
 סרטן (1)
 בנימין זאב הרצל
 מוטציה
 דנ"א
 המערכת החיסונית
 כאוס
 וירוס מחשב
 אטום
 מולקולה
 חלבון
 נגיף
 תא
 פיסיקה
 תורת הקוונטים


תחומים קשורים
 חומרים שימושיים
 כימיה
 פיסיקה


 
 
 

ננוטכנולוגיה


Nanotechnology

בנייה מלמטה למעלה |  היסטוריה: פיינמן |  היסטוריה: דרקסלר |  התקדמויות מעשיות |  כיוונים בפיתוח הננוטכנולוגיה |  יישומים פוטנציאליים |  חששות |  מידע נוסף

ננוטכנולוגיה, שם כללי למגוון של טכנולוגיות ייצור, המצויות כיום בשלבי פיתוח ראשוניים או בשלבים של עיון תיאורטי. מטרתן היא יצירת חומרים, כלים, רכיבים ומערכות המסוגלים לפתור מגוון גדול של בעיות חומריות שעומדות בפני האנושות, באמצעות שליטה בחומר בקנה מידה ננוממטרי (מיליארדית המטר), תוך ניצול תופעות ותכונות חדשות (פיסיקלות, כימיות, ביוכימיות) הקיימות רק בקנה מידה זה.

 

לשם ייחוס: קוטרו של אטום יחיד של חומר הוא בסביבות 0.1 ננומטר (להלן נ"מ); גודלן של מולקולות אי-אורגניות נופל מ-1 נ"מ; גודלה של מולקולת חלבון ממוצעת הוא פחות מ-20 נ"מ; וגודלו של נגיף גדול עשוי להגיע ל-100 נ"מ. התא החי הקטן ביותר, גודלו עולה על 5,000 נ"מ, ומשום כך הוא מצוי בקנה המידה המיקרוני (מיליונית המטר), ולא הננומטרי. את קנה המידה שמעל מיקרון מקובל לכנות "מאקרוסקופי".

 

בקנה המידה של מיקרון אחד (אלף ננומטרים) ומעלה, תכונות החומר נקבעות על פי הפיסיקה הקלסית. בקנה המידה של אנגסטרם אחד (עשירית הננומטר) ומטה, קובעת מכניקת הקוונטים את תכונות החלקיקים. ואילו בקנה המידה הננומטרי, התכונות תלויות במידה רגישה מאוד בגודלו המדויק של החלקיק ובמה שמצוי בסביבתו הקרובה. המעבר מתכונות קוונטיות לקלסיות בקנה מידה זה הוא פתאומי. גם היחס הגדל במהירות בין שטח הפנים לבין הנפח של חלקיק ננומטרי גורם לתופעות חדשות, שאינן מוכרות בחומרים קונוונציונליים.

 


בנייה מלמטה למעלה

כמעט בכל טכנולוגיות הייצור שבשימוש האדם כיום, המוצרים נבנים בשיטה המכוּנה "מלמעלה למטה": נוטלים גוש של חומר ומבצעים בו מניפולציות שמשנות את צורתו (התכה, חיתוך, חריטה, כרסום, ליטוש וכו'), עד שהוא מקבל את המתכונת הרצויה. על פי רוב יש צורך להרכיב יחדיו כמה וכמה חלקים שנוצרו בשיטות אלה, כדי לקבל את ההתקן המבוקש.

 

לדוגמה, בייצור שבבי מחשב נוטלים גוש גדול של גביש צורן טהור ופורסים אותו לפרוסות דקות. את הפרוסות הללו מגלפים בשיטות שונות, כגון ליתוגרפיה: מסלקים חלקים נבחרים מהפרוסה, עד לקבלת השבב, ו/או מוסיפים חומרים לפרוסה. בדרך זו, שיש המכנים אותה מיקרוטכנולוגיה, הוזערו שבבי המחשב פלאים בעשרות השנים האחרונות. אולם המיקרוטכנולוגיה של ייצור השבבים, למרות הישגיה המרשימים, הולכת ומתקרבת לגבולה התחתון, העומד כיום בין 50 ל-100 נ"מ. אפשר שהחוקרים יצליחו להורידו לסביבות 20 נ"מ בטכנולוגיות הקיימות כיום (אף שהן יקרות מאוד, וקשה לצפות לשימוש מסחרי בהן בעתיד הנראה לעין) - אבל שיטת "מלמעלה למטה" כבר קרובה מאוד לגבול התחתון שלה.

 

מנגד, יש כיום רק טכנולוגיית ייצור אחת (אם כי נפוצה מאוד) הפועלת לפי עקרון "מלמטה למעלה"; זוהי הסינתזה הכימית. משתמשיה מסתמכים על התכונות הכימיות והפיסיקליות הבסיסיות של חומרים בבואם ליצור חומרים אחרים, ותכונות אלה, כאמור, פועלות בקנה המידה הננומטרי. עם זאת, שתי הסתייגויות חשובות משייכות בכל זאת את הסינתזה לתחום המאקרוסקופי: ראשית, תמיד היא מופעלת על מספרים גדולים מאוד של אטומים ומולקולות בבת אחת; לעולם אין הכימאי יוצר מולקולה יחידה של חומר כלשהו. ושנית, לאחר שהתקבל החומר הרצוי, אם הוא נועד לשמש בבניית התקן כלשהו, עדיין יש צורך לעבד אותו בשיטות "מלמעלה למטה".

 

הננוטכנולוגיה, לעומת זאת, שואפת לבנות עצמים באמצעות מניפולציה שקולה היטב של אטומים או מולקולות יחידים, ולפיכך היא פועלת בקנה המידה הננומטרי: למשל, מציבים אטום אחד על מצע מתאים, מציבים לידו אטום אחר, וכן הלאה; הצבה נכונה תביא לכך שהם יתרכבו בדרך הרצויה, ובסופו של דבר ייבנה כך התקן שמסוגל לבצע את הפעולה שלשמה נבנה, כגון ייצור מולקולות מסוימות, וכן - זהו אחד מעקרונות היסוד של הננוטכנולוגיה - לשכפל את עצמו, כלומר לבנות התקנים אחרים שיהיו זהים לו בדיוק.

 

המכונה הננוטכנולוגית האידיאלית תהיה איפוא התקן שגודלו אינו עולה על זה של נגיף קטן, והוא פועל לפי הוראות תכנות גמישות, המאפשרות לו לבנות מולקולות וצירופי מולקולות מחומרי גלם אטומריים ומולקולריים המצויים בסביבתו. לדוגמה, מכונה כזו תוכל ליטול אטומי פחמן מפירורי פיח או מאבקת פחם, ולהציב אותם במתכונת המתאימה ליצירת יהלום בכל גודל רצוי. ברמה גבוהה יותר יימצאו התקנים דומים שיקבלו את החומרים שנוצרו כך ויצרפו אותם לבניית מוצרים יותר ויותר מורכבים, וביניהם, כאמור, התקנים זהים להם עצמם.

 

הרעיון היה נשמע מופרך לחלוטין, אלמלא הכרנו היטב מכונות מעין אלה, שכבר קיימות ופועלות בעולמנו זה עידן ועידנים – התאים החיים, או ביתר דיוק (הואיל וגודל התא עצמו הוא בקנה המידה המיקרוני) האיברונים הפועלים בתוך התאים. הריבוזום, לדוגמה, הוא מכונה ננוטכנית: הוא מקבל הוראות מרנ"א שליח וחומרי גלם מרנ"א מוליך, ובונה חלבונים "לפי הזמנה". ניתן לומר, אם כן, היא שמטרת הננוטכנולוגיה היא ליצור "ריבוזומים" מלאכותיים רב-תכליתיים. כבר יש להם שם, "מאספים" (assemblers), אך נכון לעכשיו, המחקר עדיין רחוק מרחק רב מבנייתם.

 


היסטוריה: פיינמן

האזכור הראשון של ננוטכנולוגיה בספרות המדעית (אם כי עדיין לא בשם זה) היה בהרצאה שנשא ב-1959 הפיסיקאי המהולל ריצ'רד פיינמן, תחת הכותרת "יש המון מקום בתחתית". בהרצאתו זו תיאר פיינמן בקווים כלליים את מה שקרוי כיום בשם ננוטטכנולוגיה, וחזה כי יכולת הטיפול באטומים בודדים, לכשתושג, תתגלה כחזקה יותר מהסינתזה הכימית. התנאי לכך, הדגיש, הוא שכלול המיקרוסקופים עד שישיגו את רמת ההפרדה הרצויה, שתהיה חזקה פי 100 מהחזק במיקרוסקופי האלקטרונים של אותה עת. (בינתיים התקדמה המיקרוסקופיה, השיגה את המטרה שהציבה לה פיינמן ואף עברה אותה.)

 

פיינמן הציע בפתח דבריו שיטת "מלמעלה למטה" לבניית התקנים בקנה מידה ננוטכנולוגי: תחילה בונים זרועות מלאכותיות (מעין אלה המשמשות במעבדות לטיפול בחומרים רדיואקטיביים), ואלה בונות זרועות אחרות, מוקטנות פי ארבעה, ומפעילות אותן באמצעות מנועי סֶרבוֹ; אלה יבנו זרועות אחרות, קטנות מהן פי ארבעה, וכן הלאה והלאה. התקנים מסוג זה שכיחים בסיפורי המדע הבדיוני, שם הם קרויים "וולדו" (waldo), משום שתוארו לראשונה בסיפור בשם זה מאת רוברט א' היינליין משנת 1942 (ידוע שפיינמן קרא את הסיפור חודשים אחדים לפני שנשא את הרצאתו).

 

אולם פיינמן עמד על כך שעם הקטנת קנה המידה לרמות תת-מיקרוסקופיות, יתחילו להתגלות בעיות שמקורן בשינוי תכונות החומר בקני מידה כאלה. לדוגמה, כוחות ון דר ולס הפועלים בין מולקולות ואטומים, שאין להם חשיבות רבה בתהליכי ייצור ברמה המאקרוסקופית, יהיו חשובים מאוד ברמה הנמוכה יותר; גם לרטיטות הטבעיות של אטומים ומולקולות, המבטאות את האנרגיה הקינטית שלהם, תהיה חשיבות; ולמטה מזה יתחילו להתגלות תוצאיה של מכניקת הקוונטים. לכן, קבע פיינמן (שוב, לא באלה המלים ממש), יש לעבור לגישת "מלמטה למעלה": "מה יהיו תכונות החומרים, אם באמת נוכל לסדר את האטומים כפי שאנחנו רוצים? ... אני לא מפקפק בכך שכאשר תהיה לנו שליטה מסוימת על סידור הדברים בקנה מידה קטן, נשיג מגוון אפשרויות גדול לאין שיעור."

 

את המונח "ננוטכנולוגיה" טבע נוריו טניגוצ'י (Taniguchi) מאוניברסיטת טוקיו ב-1974, כדי לתאר ייצור מדויק של חומרים בקנה מידה ננומטריים. ובשנות ה-80 הוסיף ופיתח את הרעיון המהנדס האמריקאי ק' אריק דרקסלר (Drexler; נולד 1955), הנחשב בעיני רבים ל"נביא הננוטכנולוגיה".

 


היסטוריה: דרקסלר

דרקסלר שאב את השראתו מכמה מקורות שונים (אך לא מהרצאתו של פיינמן, שעליה שמע לראשונה רק לאחר שהגה את רעיון הננוטכנולוגיה בכוחות עצמו, כ-20 שנה אחרי פיינמן): סיפורו של היינליין, הישגיה המופלאים הראשונים של ההנדסה הגנטית בשנות ה-70, והדיונים הנרחבים שהתנהלו באותה תקופה על כך שעולמנו עתיד למצות בקרוב את חומרי הגלם שלו, ולכן צפויה לו חזות קשה, אלא אם כן יעלה בידיו לשים קץ לכל גידול אוכלוסין וצמיחה כלכלית. הפתרון המתבקש היה איפוא למצוא מקורות חדשים לחומרי גלם, או לפתח טכנולוגיות חדשות לניצול יעיל יותר של הקיימים. בתחילה נטה דרקסלר לכיוון הראשון, וראה את ההתיישבות בחלל (וביתר פירוט, בחגורת האסטרואידים העשירה בחומרי גלם תעשייתיים) כתשובה. במשך לימודיו לתואר ראשון במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) בשנים 1973 - 1977, פרסם כמה מאמרים בנושא זה ועסק רבות בבעיות המעשיות הכרוכות בו. בשנים אלה ולאחריהן עסק גם בהיפרטקסט, והיה שותף לפיתוח מערכת ההיפרטקסט השימושית הראשונה, זנאדו.

 

מתוך התעסקותו בתחום ההתיישבות בחלל עמד דרקסלר בהדרגה על הצורך בפיתוח שיטות ייצור חדשות לגמרי, והבין כי שיטות אלה כבר קיימות ופועלות בעולם הביולוגי. כך החל לשנות את מיקודו, ולבקש דרכים לשחזר באופן מלאכותי את פעולתם של מנגנונים ביולוגיים. הביוטכנולוגיה העניקה לו את ההשראה לפיתוחה של טכנולוגיה דומה, שאולי תסתייע רבות בתהליכים ביולוגיים, אך תביא לייצורם של התקנים שאינם ביולוגיים בהכרח.

 

דרקסלר עמד מלכתחילה על כך שבננוטכנולוגיה גלומות סכנות רבות לצד הבטחותיה הפנטסטיות (כמתואר להלן). משום כך נמנע במשך כמה שנים מפרסום רעיונותיו בתחום זה, שכן לא עלה בידו להציע שיטות למניעת סיכונים. אך בינתיים החלו להופיע, בשנות ה-70 המאוחרות, כמה מאמרים מאת חוקרים שונים בתחום זה. דרקסלר, שחשש פן יקדימו אותו אחרים, החליט לפרסם את רעיונותיו במאמר שראה אור ב-1981 בכתב-העת היוקרתי "דיוני האקדמיה הלאומית למדעים". המאמר תיאר, למעשה, את עקרונות היסוד של הננוטכנולוגיה (אם כי דרקסלר העדיף את המונח הנרדף, "הנדסה מולקולרית"), כהמשכה ההגיוני של הביוטכנולוגיה.

 

בשנת 1986 פרסם דרקסלר את ספרו "מכונות הבריאה – עידן הננוטכנולוגיה הממשמש ובא". היה זה ספר מדע פופולרי, שהציג לפני קהל הקוראים את הרעיון הטכנולוגי על הבטחותיו וסכנותיו. למרבה אכזבתו, הספר לא נחל הצלחה מסחרית מרובה, וכמעט כל המדענים המעטים שקראו אותו מתחו עליו ביקורת חריפה בשל אי-מעשיותו, לדעתם. למרות זאת המשיך דרקסלר לפרסם מאמרים ולהרצות, ובהדרגה אסף סביבו חבורה של חסידי ננוטכנולוגיה מושבעים. ב-1988 נעשה מרצה באוניברסיטת סטנפורד, עדיין לפני שקיבל תואר דוקטור, והעביר שם את הקורס הראשון בעולם על ננוטכנולוגיה.

 

ב-1991 קיבל דרקסלר תואר דוקטור מ-MIT. מנחהו היה מרווין מינסקי, אחד השמות הגדולים ביותר בתחום הבינה המלאכותית. כעבור שנה התפרסמה התזה שלו כספר עב-כרס בשם "ננומערכות: מיכון, ייצור ומחשוב מולקולריים". זהו ספר טכני מאוד, המתאר בפרטי פרטים דרכים להתמודדות עם מגוון הבעיות הכרוכות בבניית התקנים ננוטכניים.

 


התקדמויות מעשיות

בעת שדרקסלר שקד על הפצת רעיונותיו, חלו התקדמויות משמעותיות לקראת הגשמתם במקומות שונים בעולם. אולי החשובה מביניהן היתה פיתוחם של מיקרוסקופים המסוגלים לא רק לראות אטומים יחידים, אלא אף להציבם בצורה מבוקרת. תחילה, ב-1981, הופיע מיקרוסקופ המנהור הסורק (STM), ואחריו מיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM). שני אלה מחוננים ביכולת זו. ואכן, ב-1987 בוצע במעבדות בל בניו ג'רזי הניסוי הראשון בהזזת אטום יחיד ממקום למקום בעזרת STM, ובאפריל 1990 הוצג לפני הציבור ההישג הננוטכנולוגי המפורסם ביותר עד כה: מדענים במרכז המחקר של יבמ בסן חוזה שבקליפורניה יצרו בעזרת STM את הלוגו IBM משלושים וחמישה אטומים נפרדים של קסנון על מצע של ניקל (ראו תמונה מימין למעלה).

 

ב-1988 בנתה קבוצת חוקרים במעבדות חברת דופונט בדלוור חלבון מלאכותי: הם יצרו רצף דנ"א שנראה להם מתאים, השתילו אותו בחיידק אשריכיה קולי בשיטות הנדסה גנטית, והניעו את החיידק לייצר את החלבון לפי המפרט שלהם. ב-1990 יצר הכימאי ג'וליוס ריבק (Rebek) מ-MIT, בשיטות כימיות, מולקולות סינתטיות בעלות יכולת שכפול עצמי. בשיטות דומות יצר באותה עת הכימאי הבריטי ג' פרייזר סטודרט (Stoddart) "רכבת מולקולרית": מבנה בקנה מידה ננומטרי הכולל מסילה מולקולרית בעלת ארבע תחנות, שעליה נעו מולקולות מורכבות, מעין "קטרים", נעצרו להרף עין בכל תחנה והמשיכו בדרכן סביב המסילה.

 

באותן שנים גם התקדם המחקר ב"כדורי בקי" – מולקולות הפחמן רבות האטומים ששמן הרשמי פולרנים (על שם ר' בקמינסטר פולר, אדריכל הכיפה הגאודזית), ונתגלו "שפופרות בקי", צינוריות פחמן שעובי דפנותיהן הוא כקוטר אטום יחיד. מגלה "כדור בקי" המקורי, ריצ'רד סמולי (שזכה על כך בפרס נובל לכימיה ב-1996), הכריז כי שימוש אפשרי לשפופרות בקי הוא מניפולציה של אטומים, על ידי הצבתן כזרועות מלקטת במיקרוסקופי STM. (עם זאת, יש לשפופרות אלה שימושים פוטנציאליים רבים אחרים, והתקנים שונים המבוססים עליהן כבר נמצאים בשלבי פיתוח.)

 

בשנים הבאות הצטרפו עוד ועוד גופי מחקר לתחום הננוטכנולוגיה, והושגו עוד ועוד הישגים. בתחילה, המובילה בתחום היתה ארצות הברית, אבל יפן הכריזה ב-1991 על הננוטכנולוגיה כתחום מחקר בעל חשיבות לאומית, והחלה לממן אותה בסכומי עתק. ב-1999 הכריז הממשל האמריקני הכרזה דומה (תקציב המחקר הממשלתי האמריקני בננוטכנולוגיה לשנת 2003 עמד על 3.7 מיליארד דולר). עוד ועוד מדינות הצטרפו לתחום, וישראל ביניהן. ב-2005 הכריז המדען הראשי של משרד המסחר והתעשייה על תוכנית בשם "נופר" לקידום המחקר הננוטכנולוגי והביוטכנולוגי בישראל.

 

מוצרים הכוללים רכיבים ננוטכניים כבר מצויים בשוק; ניתן לציין מביניהם כונני תקליטורים שראשי הקריאה שלהם מכילים מערכות ננומטריות המאפשרות קריאה וכתיבה בצפיפות גבוהה בהרבה מזו של הכוננים הקודמים, המיקרומטריים. רכיבים ננומטריים גם משפרים את תכונותיהם של טקסטילים וחומרים פלסטיים שונים, כגון אלה המשמשים לייצור בגדיהם של ספורטאים על מנת להקטין את התנגדות המים או הרוח לתנועתם. יש עוד, אבל לפי שעה, טרם הוגשם חלומו הגדול של אריק דרקסלר – בניית "מאספים", אותן ננו-מכונות שיוכלו לבנות כל דבר רצוי, לרבות העתקים שלהן עצמן, מחומרי גלם פשוטים ומצויים בעזרת תכנות מתאים.

 


כיוונים בפיתוח הננוטכנולוגיה

כללית, ניתן לחלק את המחקר המסועף המתנהל כיום בעולם לשני זרמים עיקריים. האחד שואף לעשות מניפולציות ברכיבים אורגניים קיימים, והאחר שואף לבנות את מכונותיו החל באטומים יחידים. לפי הגישה הראשונה, ייבנו בשיטות ביוטכנולוגיות מכונות המזכירות עקרונית את התא החי, תוך שימוש בחלק מהרכיבים הקיימים שלו (ריבוזומים, מיטוכונדריה וכו') או אף בכולם. ה"תכנות" של מכונות אלה יתבסס על דנ"א סינתטי, ומוצריהן יהיו מבנים מולקולריים חדשים לגמרי, שיצטרפו יחדיו למאספים.

 

לפי הגישה האחרת ייבנו המכונות מאטומים וממולקולות פשוטות, לאו דווקא אורגניות, וגם התכנות שלהן לא יהיה בהכרח אורגני. בנייתו של המאסף הראשון מסוג זה תהיה מן הסתם מסובכת מאוד: הצבת אטומים ומולקולות קטנות בעזרת מיקרוסקופ מנהור סורק, לדוגמה, היא תהליך ממושך ומייגע המחייב תכנון דקדקני וכרוך בשפע של ניסוי ושגגה. זאת ועוד, התהליך יהיה בהכרח רב-שלבי: בניית רכיבים שונים בדרך מפרכת זו, צירופם יחדיו בתצורה המתאימה בדיוק, וחוזר חלילה. יתר על כן, גם לאחר שייבנה המאסף הראשון, ספק אם יוכל לבנות מוצרים שיש בהם תועלת לאדם: גודלו יהיה ננומטרי, וגודל מוצריו יהיה בהכרח ננומטרי אף הוא.

 

אבל, טוענים חסידי הננומטריה, דווקא ייתכנו מוצרים בגודל ננומטרי שיביאו לנו תועלת מרובה (מקצתם יתוארו להלן); וחשוב מזה, המאסף - לאחר שייבנה - יוכל לשכפל את עצמו שוב ושוב, וליצור צבא ענק של מאספים. במשותף, אלה יוכלו לייצר כל דבר שהוא. מכאן שמרחב האפשרויות העומד בפני הננוטכנולוגיה, אחרי שיושגו פריצות הדרך הדרושות, מוגבל אך ורק על פי הדמיון האנושי.

 

הקשיים והאתגרים הניצבים כיום על דרך פיתוחה של הננוטכנולוגיה הם עצומים: השינויים בתכונות החומר בקנה המידה הננומטרי והשפעותיהם; פעולתם של כוחות שאינם ניכרים בעולם המאקרוסקופי, אך חשיבותם גדולה בעולם הננומטרי; הקשיים הכרוכים במניפולציות של אטומים ומולקולות קטנות והתנאים המיוחדים הדרושים לביצוען; הבעיות שביצירת ממשק בין התקן ננומטרי לבין התקנים מאקרוסקופיים; ועוד ועוד. משום כך, עדיין יש מדענים שרואים את רעיון הננוטכנולוגיה כולו כחלום באספמיה. אך דומה שמספרם הולך ומתמעט במרוצת השנים, ככל שמושגות פריצות דרך חדשות.

 


יישומים פוטנציאליים

בשיטות ננוטכנולוגיות יהיה אפשר לבנות מוצרים רבים שתכונותיהם דומות לאלה של מוצרים אחרים, המשרתים אותנו כבר זמן רב, אך הודות לננוטכנולוגיה הם יהיו קטנים וזולים יותר. לדוגמה, התחום הראשון שעליו חשב פיינמן, וגם דרקסלר הרבה לעסוק בו, היה תחום המחשבים. הם דיברו על בניית רכיבים שונים (יחידות זיכרון, שערים לוגיים ומוליכים) בשיטות ננוטכניות, עד לקבלת מחשב בעל כושר פעולה מלא בגודל מיקרוני לכל היותר, שכל רכיביו ננומטריים. מחשב כזה, אין צורך לומר, יהיה חלק חיוני מכל "מאסף" ננוטכנולוגי שנבנה בשיטת "מלמטה למעלה".

 

דוגמה אחרת היא מנוע סילוני עשוי מגביש יחיד ענקי של יהלום, ולכן חזק לאין שיעור מהמנועים הקיימים. אם ייבנה הגביש כ"חלת דבש", כלומר, עם חללים מרובים בתוכו שאינם משפיעים לרעה על חוזקו, המנוע גם יהיה קל בהרבה מהמנועים הקיימים. בתחום הצבאי, מדברים על מזל"טים זערוריים שלא יהיו ניתנים לגילוי, ויוכלו לספק לשולחיהם מידע על שדה הקרב באמצעות חיישניהם. ויש עוד דוגמאות מוצעות, רבות מספור.

 

אך הבטחתה הגדולה באמת של טכנולוגיה זו היא בניית מוצרים שאין להם אח ורע במוצרים הבנויים בשיטות "מלמעלה למטה" של היום. למשל, בתחום הרפואה הוצעה אחד המפורסמות מבין תקוותיה של הננוטכנולוגיה, הקרויה "ננובוטים" – רובוטים בגודל אלפית מרוחבה של שערת אדם. הננובוט יכלול כלי מניפולציה מתאימים ותוכנה, ויהיה אפשר להחדירו לגוף האדם בהזרקה לכלי דם או בבליעה. הוא יוכל לסייר בתוך גופו של האדם, במחזור הדם, ולתקן פגמים שונים. למשל, הוא יוכל לחסל תאים סרטניים, לסלק פיח מריאותיהם של מעשנים, וכיו"ב. קבוצה גדולה של ננובוטים תוכל לפעול כעדשה ולספק לרופאים תמונה של המתרחש בגוף, ואז לפעול לפי הנחיותיהם לתיקון בעיה שנתגלתה, כגון פגם בשסתום לב. ועוד ועוד.

 

תחום אחר הוא פיתוח "חומרים חכמים" שישנו את תכונותיהם לפי הוראות מבחוץ או לפי תכנות פנימי, כגון טקסטילים חדשים לוויסות אוטומטי של חום וקור, או שמן שיזוף שמשנה את תכונותיו לפי העוצמה וההרכב של קרינת השמש הפוגעת בו, וכדומה.

 

הגדולה בהבטחות הננוטכנולוגיה היא המאסף - אותה מכונה המסוגלת לבנות כל דבר שהוא מחומרי גלם פשוטים, כגון אשפה ביתית. זו מכילה את כל המולקולות הפשוטות שמהן בנויים חומרים אורגניים (ואם אין הן מצויות בכמות מספקת, אפשר להוסיף את בדלי העשב שנותרו אחרי כיסוח הדשא, למשל). לפיכך, אפשר בתכנות מתאים ליצור ממנה כל מוצר מזון, מסטייק ועד פסטה. בתכנות שונה, ומחומרי פסולת אי-אורגניים, היא יכולה לבנות מכשירים שונים, ממקלט טלוויזיה ועד מכונית נוסעים.

 

זהו, אם כן, חזון הננוטכנולוגיה המדהים של דרקסלר: מכונות שאפשר לקנותן ולהציבן בבית, וליצור באמצעותן בזיל הזול כל מוצר שאפשר להעלותו על הדעת. כאשר נשאל דרקסלר ב-1992, בשימוע של הקונגרס האמריקני, מהו טווח הזמן שהוא חוזה למימוש הצעתו, השיב כי בתוך חמש עשרה שנה אנו עשויים לראות "יישומים רציניים בקנה מידה גדול." דומה שתחזית זו היתה אופטימית מדי, אבל פתרון כל בעיותיה החומריות של האנושות בטווח זמן ארוך יותר, אך מעשי, גם הוא אינו דבר של מה בכך.

 


חששות

כאמור, דרקסלר נמנע מפרסום רעיונותיו במשך כמה שנים, משום שעמד כבר בראשית דרכו על הסכנות המרובות הגלומות בננוטכנולוגיה. את אלה אפשר לחלק לשלושה סוגים עיקריים: בעיות חברתיות ופוליטיות, בעיות של חריגה מהתכנות עקב מוטציה ושל השפעות לוואי לא-רצויות, ובעיות של שימוש לרעה במתכוון.

 

בתחום החברתי, נשאלת השאלה מה תהיה דמותה של חברה אנושית שאין בה עוד בעיות של מחסור חומרי, ואיש מאנשיה אינו צריך לעבוד למחייתו. דומה שרק אופטימיסטים חסרי-תקנה יראו חברה כזו כאידיאלית. למעשה, סופר המדע הבדיוני בנימין זאב הרצל תיאר בסיפורו "סולון בלודיה" חברה כזו, שקמה הודות להמצאה ההופכת חול ים לקמח חיטה, והציע למנהיגיה להמית את הממציא ולהשמיד את המצאתו.

 

שאלה אחרת נוגעת ליציבות התכנות של המאספים. כשם שהדנ"א בתאי אורגניזמים רגיש למוטציות מסיבות רבות ושונות, החל בקרינה קוסמית וכלה בשגיאות העתקה, כן רגיש להן תכנותם של מאספים - אם הוא מבוסס על דנ"א ואם על מולקולות אחרות. כאמור, שכפול עצמי הוא תכונה בסיסית של מכונות הננוטכנולוגיה. מה יקרה אם יתחילו לשכפל את עצמן בלי הרף, ו/או לייצר חומרים לא-רצויים ואף מזיקים? האם יהיה אפשר להגביל את המכונות הננוטכניות למעבדות ולמתקני הייצור שבהם הן מיועדות לפעול, ולמנוע את "בריחתן" לסביבה הפתוחה? סביר שזה יהיה בלתי אפשרי, ואם יברחו, מה יקרה?

 

לתרחיש זה כבר יש שם, "דייסה אפורה" (grey goo): בתנאים קיצוניים, אך לא בלתי-מתקבלים על הדעת, כל המצוי בעולמנו יהפוך לגוש גדול ורוחש של מאספים, שהשחיתו ופירקו את כל שאר הדברים, או בנו דברים אחרים שאיש לא רצה בהם.

 

ועוד בתחום זה, ייתכן שיהיו לפעולתם של התקנים ננוטכניים השפעות לוואי שלא נחזו מראש. לדוגמה, כאשר מדובר בהחדרת התקנים לגוף שממדיהם קטנים בהרבה מאלה של תא יחיד, האם יכולים המדענים לחזות מראש את כל השפעותיהם, ולהגבילן להשפעות רצויות בלבד? מה יהיו יחסי הגומלין בין חלקיקים אלה לבין רכיבי המערכת החיסונית? כללית, חקר המורכבות ותיאוריית הכאוס מלמדים שיכולת האדם לחזות את כל השפעות הגומלין במערכת מורכבת (והתא החי הוא מערכת מורכבת מאוד) היא מוגבלת ביותר, בלשון המעטה.

 

לבסוף, אין הכרח שתרחישים מסוג "דייסה אפורה" יתרחשו רק בשוגג. ניתן להעלות על הדעת את התערבותם של בני אדם בתכנות המאספים על מנת לשנותו כראות עיניהם (דוגמת וירוס המחשב מלמדת שרעיון זה אינו מופרך כלל). באותה המידה ניתן להעלות על הדעת פיתוח אמצעי לחימה ננוטכניים – ואלה יהיו חשופים לסכנות מהקטיגוריה הקודמת, לא פחות מכל התקן ננוטכני אחר.

 

לסיכום, סכנות הננוטכנולוגיה גדולות לא פחות מהבטחותיה. וגם אם רוב בני האדם אינם מודעים לכך, היא כבר ניצבת בפתח.

 

השתתף בהכנת הערך: אבי בליזובסקי, עורך אתר "הידען"  

 


מידע נוסף

 

שאלת מחקר - פרופ' אהוד גזית מתראיין למדור "שאלת מחקר" ומספר על ננוטכנולוגיה.

לראיון המלא - לחצו כאן.

 


יש לכם הערה לערך ?


חזרה לעמוד הקודם
חזרה לעמוד הראשי של האנציקלופדיה

חדשות
דעות
כלכלה
ספורט
צרכנות
תרבות ובידור
רכילות Pplus
מחשבים
בריאות
ירוק
יהדות
תיירות
רכב
אוכל
יחסים
סרטים
הוט
כלכליסט
משחקים
מקומי
לימודים
מדע
לאישה
דרושים
ynet-shops
ynettours
winwin
בעלי מקצוע
ביגדיל
 

אודות ועזרה
כתבו אלינו
עזרה
מדיניות פרטיות
תנאי שימוש
מפת האתר
ארכיון
מרכזי המבקרים
Israel News
 
אודות האתר
RSS
הפוך לדף הבית
ynet בסלולר
ניוזלטרים
פרסמו אצלנו
אנציקלופדיה
באבלס
ערוצי תוכן
חדשות
כלכלה
ספורט
תרבות
בריאות
מחשבים
נופש
Xnet
Yschool
יהדות
דעות
צרכנות
תיירות
אוכל
רכב
בעלי חיים
שופינג לאשה
כיכר השבת
יחסים
אסטרולוגיה
מעורבות
ירוק
לאשה
דילים
ynetArt
kick
כלכליסט
בלייזר
רכילות Pplus
מנטה
משחקים
mynet
מפות
פרוגי
כלים ושירותים
קניות
מניות
דרושים
מחירון רכב
דירות להשכרה
קופונים
זיכרונט
ידיעות בתי ספר
ידיעות אחרונות
דירות למכירה
לוח רכב
יד שניה
בעלי מקצוע
משחקים Games
עברית
דירות חדשות


YIT  - פיתוח אינטרנט ואפליקציותApplication delivery by radwarePowered by Akamaiהאתר פועל ברישיון אקו"םהאתר פועל ברישיון תל"יאקטיב טרייל
-nc  כל הזכויות שמורות לידיעות אינטרנט ©