A nanotechnológia vívmányai mára az élet és a tudomány minden területén jelen vannak a hétköznapi naptejektől az élelmiszer- és ruhaiparon át a génsebészetig. Az atomi szinten, a hétköznapitól gyökeresen eltérő tulajdonságú anyagokkal dolgozó technológia folyamatos és gyors fejlődése forradalmasítja az orvostudomány, az energetika, a gyártás és az anyagtudomány területeit, így egy innováció és tudásalapú gazdasági fejlődés motorja is lehet.

A világ nanotechnológiai piacának értéke 2025-re elérheti a 306 milliárd eurót, a globális nanotechnológiai piaci részesedés 70%-a az elektronikus, az orvosbiológiai és az energetikai alkalmazásokhoz tartozik. Ez a technológia a tudomány és az élet számos területén jelen van: a napkrémekben nanoszemcsék védik a bőrünket a káros sugárzástól, a nanokompozitokat pedig az orvosi implantátumokban, nagy terhelésĹą anyagokban és a gépjármĹągyártásban is használják.

„A nanotartomány a hétköznapitól merőben eltérő viselkedést mutat. Ezt kiaknázva új tulajdonságú anyagokat, eltérő elveken mĹąködő eszközöket hozhatunk létre. Ez emeli a nanotechnológiát a fizikai, kémiai és biológiai kutatások, illetve a K+F+I tevékenységgel foglalkozó cégek homlokterébe” – emelte ki Halbritter András, a BME Fizika Tanszék egyetemi tanára.

A nanovilág lehetővé teszi, hogy új alapokra helyezzük az adattárolást és a számítógépek mĹąködését – az agy mĹąködését imitáló (neuromorfikus) számítástechnika az agysejtekhez hasonló tanulási és felejtési folyamatokat valósít meg atomi méretĹą memrisztorrendszerek segítségével. A milliméter egy százezred – 1 milliomod részét kitevő nanorendszerek előnye, hogy kis területen, akár egy pénzérme felületén is rengeteg elfér belőlük. A mai legfejlettebb chipek nagy számítási teljesítményét épp az garantálja, hogy több nanoméretĹą tranzisztor dolgozik rajtuk, mint ahány ember él a Földön. 

Az Európai Bizottság adatai szerint a nanoanyag-ágazat jelenlegi közvetlen foglalkoztatottsága Európában 300 000-400 000 főre becsülhető, ez a szám a következő években és évtizedekben az iparág fejlődésével párhuzamosan növekszik majd. „A félvezetőipari nanométeres pontosságú technológiák minőségellenőrzésére fókuszáló atomerő-mikroszkópiai fejlesztéseinkhez is nagy szükségünk van erős elméleti alapokkal és gyakorlati tapasztalattal rendelkező szakemberekre, akik újító szemlélettel segítik a legmodernebb ipari elvárásoknak való megfelelés megvalósulását, együttmĹąködve a jelenlegi közel 200 fizikusunkkal és 400 mérnökünkkel.” – mutatott rá Kükemezey István, a Semilab elektromos méréseket összefogó divíziójának vezetője.

Ma már minden modern autó több mint 50 MEMS-érzékelővel (mikro-elektromechanikai rendszerek) van felszerelve. Az automatizált vezetéshez jelenleg nagy pontosságú inerciális érzékelőkre van szükség, amelyek példátlan stabilitási és pontossági szintet kínálnak. „A Bosch élen jár és piacvezető a MEMS-érzékelők gyártásában, ezért szükségünk van olyan szakemberekre is, akik ismerik a nanotechnológiát, a litográfiát, a félvezetők fizikáját, és erős méréstechnikai háttérrel rendelkeznek. Mindemellett szeretnének valami újat alkotni, innovátorok lenni, és a dinamikusan változó technológiai kihívásokra kreatív módon reagálnak” – emelte ki Karaffy Zoltán, a Robert Bosch Kft. mérnöki validációs központ osztályvezetője.

“A grafén felfedezése, és az ehhez kapcsolódó 2010-es Nobel-díj egy teljesen új irányt indított el a nanotechnologia terén. Ma már a legkülönbözőbb kétdimenziós anyagok egymásra építésével lehet komplex tulajdonságokkal rendelkező nanoáramköröket létrehozni. A kétdimenziós elektronika területe a kvantumszámítástechnika, a spin alapú elektronika (spintronika) és a hajlítható és átlátszó elektronika terén is komoly alkalmazásokat vetít előre” – emelte ki Makk Péter, a BME docense, aki kétdimenziós elektronikai kutatásaival a napokban nyerte el az Európai Unió egyik legjelentősebb kutatási támogatását, az ERC consolidator grant-et. 

Az előrejelzések szerint 2026-ra az orvosi nanotechnológia piaca elérheti több, mint 460 milliárd eurós értéket. A nanotechnológia egészségügyi alkalmazása olyan betegségek gyógyításában is áttörést hozhat, mint a Parkinson és az Alzheimer kór, vagy a cukorbetegség. Ezen kívül olyan, új diagnosztikai eljárások és eszközök születnek, mint a mágneses nanorészecskékkel végzett lokális termoterápia, vagy a mesterséges dobhártya. 

A technológia új megoldásokat nyújthat a megújuló energiarendszerek legfontosabb problémáira is. Olcsóbb napelemeket hozhatunk létre nanoszemcsék felhasználásával, illetve növelhetjük a napelemek hatékonyságát. A nanoanyagok olyan módszerek kidolgozásában is segíthetnek, amelyekkel új megújuló energiaforrások válnak elérhetővé, mint a levegő széndioxid tartalmából készült üzemanyag.

„A nanotechnológia fejlődését a képzéseink terén is követjük. Hat éve indítottuk a Nanotechnológia és anyagtudomány specializációt a fizikus mesterképzés keretében, a 2023 szeptemberétől induló fizikus-mérnök képzés pedig már alapképzés szintjén elérhetővé teszi a nanotechnológiai ismereteket. A hallgatók az elméleti alapok elsajátítása mellett nanotechnológiai áramköröket készíthetnek, megismerkedhetnek a létrehozásukhoz szükséges vegyi mĹąveletekkel és laboratóriumi gyakorlatban vehetnek részt a MĹąszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet (MFA) tiszta terében. A nanotechnológia területén a legfrissebb felfedezések akár pár éven belül új ipari alkalmazásokat eredményezhetnek, így hallgatóinknak az izgalmas kutatási területek megismerésén túl kiváló elhelyezkedési lehetőségeket is kapnak” – mutatott rá Halbritter András.

Fotók: BME