The next step in nanotechnology | George Tulevski

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Vertaald door: Xander de Vries Nagekeken door: Peter van de Ven

Let's imagine a sculptor building a statue,

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

just chipping away with his chisel.

beetje voor beetje, met een beitel.

Michelangelo verwoordde dit zeer fraai:

Michelangelo had this elegant way of describing it when he said,

"Every block of stone has a statue inside of it,

"In elk blok steen zit een beeld verborgen

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

and it's the task of the sculptor to discover it."

But what if he worked in the opposite direction?

Maar wat als hij omgekeerd te werk was gegaan?

Not from a solid block of stone,

Niet vanuit een massief blok steen,

but from a pile of dust,

maar vanuit een grote hoop stof,

somehow gluing millions of these particles together to form a statue.

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

om een beeld te creëren.

I know that's an absurd notion.

Ik weet dat dat absurd klinkt.

It's probably impossible.

Het is waarschijnlijk onmogelijk.

De enige manier om een standbeeld te krijgen uit een hoop stof,

The only way you get a statue from a pile of dust

is if the statue built itself --

is als het standbeeld zichzelf zou bouwen --

if somehow we could compel millions of these particles to come together

als we op een bepaalde manier miljoenen deeltjes ertoe konden zetten

samen te trekken om het standbeeld te vormen.

to form the statue.

Now, as odd as that sounds,

Hoe raar dat ook klinkt,

that is almost exactly the problem I work on in my lab.

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

Ik bouw echter niet met steen, maar met nanomateriaal.

I don't build with stone,

I build with nanomaterials.

They're these just impossibly small, fascinating little objects.

Dat zijn haast onmogelijk kleine, fascinerende deeltjes.

They're so small that if this controller was a nanoparticle,

Zo klein dat als deze controller een nanodeeltje was,

a human hair would be the size of this entire room.

een mensenhaar net zo groot zou zijn als deze hele ruimte.

And they're at the heart of a field we call nanotechnology,

Ze vormen de kern van wat nanotechnologie wordt genoemd,

which I'm sure we've all heard about,

iedereen waarschijnlijk wel bekend,

and we've all heard how it is going to change everything.

en wat zogenaamd alles zou gaan veranderen.

When I was a graduate student,

Toen ik studeerde,

it was one of the most exciting times to be working in nanotechnology.

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

There were scientific breakthroughs happening all the time.

Er gebeurden continu nieuwe wetenschappelijke doorbraken.

The conferences were buzzing,

Conferenties vierden hoogtij

there was tons of money pouring in from funding agencies.

en er stroomden bakken geld binnen vanuit steunfondsen.

And the reason is

Dat komt omdat wanneer objecten heel klein worden,

when objects get really small,

they're governed by a different set of physics that govern ordinary objects,

ze onderworpen zijn aan een andere soort natuurkunde

dan 'gewone' objecten.

like the ones we interact with.

Deze vorm van fysica heet kwantummechanica.

We call this physics quantum mechanics.

Volgens deze kwantummechanica is het gedrag van kleine objecten

And what it tells you is that you can precisely tune their behavior

just by making seemingly small changes to them,

te beheersen middels kleine veranderingen,

like adding or removing a handful of atoms,

zoals het toevoegen of verwijderen van een stel atomen,

of het draaien van het materiaal.

or twisting the material.

It's like this ultimate toolkit.

Het is een ultieme gereedschapskist.

You really felt empowered; you felt like you could make anything.

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

And we were doing it --

Wij deden het --

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

and by we I mean my whole generation of graduate students.

We were trying to make blazing fast computers using nanomaterials.

We probeerden supercomputers te maken met nanomaterialen.

We were constructing quantum dots

We fabriceerden kwantumstippen

that could one day go in your body and find and fight disease.

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

There were even groups trying to make an elevator to space

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

using carbon nanotubes.

met behulp van koolstofnanobuizen.

You can look that up, that's true.

Je kunt het opzoeken, het is echt waar.

Anyways, we thought it was going to affect

Wij dachten dat het alle wetenschap en technologie zou beïnvloeden,

all parts of science and technology, from computing to medicine.

van automatisering tot medicijnen.

And I have to admit,

En ik moet toegeven,

I drank all of the Kool-Aid.

ik ging er volledig in mee.

I mean, every last drop.

Ik was echt verkocht.

But that was 15 years ago,

Maar dat was 15 jaar geleden

en --

and --

er werd prachtig, belangrijk wetenschappelijk werk geleverd.

fantastic science was done, really important work.

We've learned a lot.

We hebben veel geleerd.

We zijn nooit in staat geweest die wetenschap te vertalen

We were never able to translate that science into new technologies --

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

into technologies that could actually impact people.

And the reason is, these nanomaterials --

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

they're like a double-edged sword.

The same thing that makes them so interesting --

Hetzelfde dat het enerzijds zo interessant maakt, het kleine formaat,

their small size --

also makes them impossible to work with.

maakt het anderzijds onmogelijk om mee te werken.

Het is net als een beeld proberen te maken uit een hoopje stof.

It's literally like trying to build a statue out of a pile of dust.

And we just don't have the tools that are small enough to work with them.

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

But even if we did, it wouldn't really matter,

Maar al hadden we dat, maakte het niet uit,

because we couldn't one by one place millions of particles together

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

to build a technology.

om een technologie te vormen.

So because of that,

En zodoende zijn de beloftes en het enthousiasme

all of the promise and all of the excitement

slechts beloftes en enthousiasme gebleven.

has remained just that: promise and excitement.

We don't have any disease-fighting nanobots,

We hebben geen nanobots die ziektes afweren,

there's no elevators to space,

geen liften naar de ruimte,

and the thing that I'm most interested in, no new types of computing.

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

Dat laatste is van groot belang.

Now that last one, that's a really important one.

We just have come to expect

We zijn gaan verwachten

dat vooruitgang op computergebied altijd zal voortduren.

the pace of computing advancements to go on indefinitely.

We've built entire economies on this idea.

Complete economieën rusten op dit idee.

And this pace exists

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

because of our ability to pack more and more devices

onto a computer chip.

op een computerchip kunnen plaatsen.

And as those devices get smaller,

En des te kleiner die dingen worden, des te sneller, energiezuiniger

they get faster, they consume less power

and they get cheaper.

en goedkoper worden ze.

And it's this convergence that gives us this incredible pace.

Die samenkomst brengt ons zulke snelle vooruitgang.

As an example:

Ter illustratie:

if I took the room-sized computer that sent three men to the moon and back

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

and somehow compressed it --

toentertijd de beste computer --

compressed the world's greatest computer of its day,

zou samenpersen van kamergrootte tot de grootte van een smartphone,

so it was the same size as your smartphone --

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

your actual smartphone,

that thing you spent 300 bucks on and just toss out every two years,

would blow this thing away.

zou je smartphone het regelrecht winnen van die computer.

Je zou niet onder de indruk zijn.

You would not be impressed.

It couldn't do anything that your smartphone does.

Hij zou niets kunnen wat je smartphone doet.

It would be slow,

Hij zou traag zijn,

you couldn't put any of your stuff on it,

je zou er niets op kunnen opslaan;

als je geluk hebt, kun je net twee minuten zien

you could possibly get through the first two minutes

of a "Walking Dead" episode if you're lucky --

van een aflevering van 'Walking Dead'.

(Laughter)

(Gelach)

The point is the progress -- it's not gradual.

Het punt is dat de vooruitgang niet geleidelijk is.

The progress is relentless.

De vooruitgang is continu en exponentieel.

It's exponential.

It compounds on itself year after year,

Het bouwt elk jaar weer op de gelegde bouwstenen,

to the point where if you compare a technology

in zoverre dat wanneer je technologie van twee opvolgende generaties vergelijkt,

from one generation to the next,

they're almost unrecognizable.

ze bijna onherkenbaar zijn.

And we owe it to ourselves to keep this progress going.

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

We want to say the same thing 10, 20, 30 years from now:

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

look what we've done over the last 30 years.

kijk wat ons de laatste 30 jaar is gelukt.

Yet we know this progress may not last forever.

Maar we weten dat deze vooruitgang niet eeuwig zal duren.

In fact, the party's kind of winding down.

In feite loopt het feestje al ten einde.

Net als de laatste ronde alcohol van de avond.

It's like "last call for alcohol," right?

If you look under the covers,

Als je goed kijkt, blijkt dat volgens veel maatstaven,

by many metrics like speed and performance,

zoals snelheid en resultaat,

the progress has already slowed to a halt.

de vooruitgang al tot stilstand gekomen is.

So if we want to keep this party going,

Dus als we willen dat het feest doorgaat,

we have to do what we've always been able to do,

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

and that is to innovate.

So our group's role and our group's mission

Dus de rol en missie van onze groep

is om te innoveren door het gebruik van koolstofnanobuizen,

is to innovate by employing carbon nanotubes,

because we think that they can provide a path to continue this pace.

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

They are just like they sound.

Ze zijn precies wat de naam zegt:

They're tiny, hollow tubes of carbon atoms,

kleine, holle buisjes van koolstofatomen,

and their nanoscale size, that small size,

wier geringe grootte geweldige elektronische mogelijkheden biedt.

gives rise to these just outstanding electronic properties.

And the science tells us if we could employ them in computing,

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

we een vertienvoudiging van prestaties kunnen realiseren.

we could see up to a ten times improvement in performance.

It's like skipping through several technology generations in just one step.

Het is alsof we generaties technologie overslaan in één stap.

So there we have it.

En dat is het.

We hebben een belangrijk probleem

We have this really important problem

en we hebben wat eigenlijk de ideale oplossing is.

and we have what is basically the ideal solution.

The science is screaming at us,

De wetenschap roept ons:

"This is what you should be doing to solve your problem."

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

So, all right, let's get started,

Prima, laten we beginnen. Laten we dit doen.

let's do this.

But you just run right back into that double-edged sword.

Maar dan is daar weer het mes dat aan twee kanten snijdt.

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

This "ideal solution" contains a material that's impossible to work with.

I'd have to arrange billions of them just to make one single computer chip.

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

Het is dezelfde valstrik, een onvermijdelijk probleem.

It's that same conundrum, it's like this undying problem.

At this point, we said, "Let's just stop.

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

Let's not go down that same road.

Laten we niet twee keer die fout begaan.

Let's just figure out what's missing.

Laten we uitzoeken wat er ontbreekt.

What are we not dealing with?

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

What are we not doing that needs to be done?"

It's like in "The Godfather," right?

Het is net als in 'The Godfather'.

When Fredo betrays his brother Michael,

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

we all know what needs to be done.

Fredo's got to go.

Fredo moet het hoekje om.

(Laughter)

(Gelach)

But Michael -- he puts it off.

Maar Michael stelt het uit.

Fine, I get it.

Prima, ik snap het.

Their mother's still alive, it would make her upset.

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

We just said,

We zeiden:

"What's the Fredo in our problem?"

"Wat is de Fredo in ons probleem?"

Waar zijn we niet mee bezig?

What are we not dealing with?

What are we not doing,

Wat zijn we niet aan het doen

dat wel moet gebeuren om dit tot een succes te maken.

but needs to be done to make this a success?"

And the answer is that the statue has to build itself.

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

We have to find a way, somehow,

We moeten een manier vinden

to compel, to convince billions of these particles

die deze deeltjes ertoe beweegt, ertoe overhaalt,

to assemble themselves into the technology.

om zichzelf in deze technologie samen te brengen.

We can't do it for them. They have to do it for themselves.

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

And it's the hard way, and this is not trivial,

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

but in this case, it's the only way.

maar in dit geval is dat de enige weg.

Now, as it turns out, this is not that alien of a problem.

Nu blijkt dat dit probleem niet geheel onbekend is.

We just don't build anything this way.

We bouwen gewoon niets op die manier.

People don't build anything this way.

Mensen bouwen niets op die manier.

But if you look around -- and there's examples everywhere --

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

Mother Nature builds everything this way.

Moeder Natuur maakt alles op deze manier.

Everything is built from the bottom up.

Alles wordt van onderop opgebouwd.

You can go to the beach,

Op het strand vind je simpele organismen die eiwitten gebruiken --

you'll find these simple organisms that use proteins --

basically molecules --

in feite moleculen -- om na te bootsen wat eigenlijk zand is.

to template what is essentially sand,

Ze plukken het zo uit zee

just plucking it from the sea

and building these extraordinary architectures with extreme diversity.

om zeer diverse en buitengewone structuren te vormen.

And nature's not crude like us, just hacking away.

En de natuur is niet zo wreed als wij.

She's elegant and smart,

Ze is elegant en slim,

building with what's available, molecule by molecule,

bouwt met wat er beschikbaar is, molecuul na molecuul,

en maakt structuren met zulke diversiteit en complexiteit

making structures with a complexity

and a diversity that we can't even approach.

die wij niet eens kunnen begrijpen.

And she's already at the nano.

En ze is al bij de nano.

Al honderden miljoenen jaren lang.

She's been there for hundreds of millions of years.

We're the ones that are late to the party.

Wij zijn degenen die te laat zijn.

Dus wij besloten hetzelfde gereedschap te gebruiken als de natuur:

So we decided that we're going to use the same tool that nature uses,

and that's chemistry.

scheikunde.

Scheikunde is het ontbrekende gereedschap.

Chemistry is the missing tool.

And chemistry works in this case

En het werkt in dit geval, omdat objecten met nanoschaal

because these nanoscale objects are about the same size as molecules,

ongeveer even groot zijn als moleculen,

so we can use them to steer these objects around,

dus we kunnen ze gebruiken om deze deeltjes te sturen,

net als een stuk gereedschap.

much like a tool.

That's exactly what we've done in our lab.

Dat is precies wat wij in ons lab hebben gedaan.

We've developed chemistry that goes into the pile of dust,

We hebben scheikunde ontwikkeld die de hoop stof ingaat,

de berg nanodeeltjes in,

into the pile of nanoparticles,

and pulls out exactly the ones we need.

en precies de benodigde deeltjes eruit trekt.

Then we can use chemistry to arrange literally billions of these particles

Dan kunnen we scheikunde gebruiken om miljarden deeltjes neer te leggen

into the pattern we need to build circuits.

in patronen die nodig zijn om circuits te bouwen.

And because we can do that,

En omdat we dat kunnen doen,

we can build circuits that are many times faster

kunnen we circuits maken die vele malen sneller zijn

than what anyone's been able to make using nanomaterials before.

dan wat er tot nog toe met nanomateriaal is bereikt.

Chemistry's the missing tool,

Scheikunde is het missende gereedschap

and every day our tool gets sharper and gets more precise.

en elke dag wordt het gereedschap scherper en preciezer.

And eventually --

En uiteindelijk -- en we hopen dat dit binnen enkele jaren gebeurt --

and we hope this is within a handful of years --

we can deliver on one of those original promises.

kunnen wij onze initiële beloftes nakomen.

Now, computing is just one example.

Computertechniek is slechts één voorbeeld.

It's the one that I'm interested in, that my group is really invested in,

Het is degene waarin ik geïnteresseerd ben en mijn groep geïnvesteerd is,

but there are others in renewable energy, in medicine,

maar er zijn andere voorbeelden in groene energie, in geneeskunde,

in structural materials,

en in bouwmaterialen,

waar de wetenschap je gaat vertellen je richting de nano te bewegen.

where the science is going to tell you to move towards the nano.

Daar zit het grootste voordeel.

That's where the biggest benefit is.

But if we're going to do that,

Maar als we dat gaan doen,

the scientists of today and tomorrow are going to need new tools --

zullen de wetenschappers van vandaag en morgen nieuw gereedschap nodig hebben,

tools just like the ones I described.

zoals ik ze net omschreef.

And they will need chemistry. That's the point.

En ze zullen scheikunde nodig hebben. Dat is waar het om gaat.

The beauty of science is that once you develop these new tools,

Het mooie aan de wetenschap is dat zodra je nieuwe hulpmiddelen ontwikkelt,

they're out there.

ze simpelweg beschikbaar zijn, voor altijd.

They're out there forever,

and anyone anywhere can pick them up and use them,

Iedereen kan ze gebruiken

and help to deliver on the promise of nanotechnology.

om bij te dragen aan de belofte van nanotechnologie.

Thank you so much for your time. I appreciate it.

Hartelijk bedankt voor je tijd.

(Applaus)

(Applause)