George Whitesides megtalálása gyakran bonyolult, még George Whitesides számára is. Tehát egy borítékot tart a kabátja zsebében. "Valójában nem tudom, hol vagyok, egészen addig, amíg meg nem nézem" - mondja -, és aztán kiderül, hogy Terre Haute-ban vagyok, és akkor valóban a kérdés az, hogy 'Mi a következő?' A boríték nemrégiben kiderült, hogy Bostonban, Abu Dhabiban, Mumbaiban, Delhiben, Bázelben, Genfben, Bostonban, Koppenhágában, Bostonban, Seattle-ben, Bostonban, Los Angelesben és Bostonban tartózkodik.
kapcsolodo tartalom
- Láthatatlan tervezés
- Signal Discovery?
Boston olyan gyakran jelenik meg, bár nem annyira gyakran, mint a felesége, mert Whitesides a Harvard Egyetem kémia professzora, Boston Logan pedig otthoni repülőtere. A többi város oka az, hogy a Whitesides tudományos hozzájárulása a biológiába, a mérnöki munkába, a fiziológiába, az anyagtudományba, a fizikába és különösen manapság a nanotechnológiába terjed. Más tudósok, kormányvezetők, feltalálók és befektetők világszerte szeretnének hallani tőle.
A Whitesides találmányai és ötletei több mint tucat társaságot hoztak létre, köztük a Genzyme kábítószer-óriást. Egyik Harvardi laboratórium sem áll közel ahhoz, hogy megegyezzen a nevéhez fűződő szabadalmak számával - „körülbelül 90” - mondja. A „GM Whitesides” idézet gyakrabban jelenik meg az akadémiai cikkekben, mint a történelemben szinte bármely más vegyésznél.
Tehát a Whitesides valami hasonlít a tudomány Bono-jához, bár magasabb, erõsebb és 70 éves korában kevésbé karcsú. Egy skót halász sapkája szinte mindig lefedi a fejét, még a közönség előtt is. Mély hangja van, kevés utalással született Kentucky-ra. Az utóbbi időben ez a hang bemutatta a közönséget egy új nanotechnológiai projektnek, amelynek célja a fejlődő világ életének megmentése. „Mi a legolcsóbb dolog, amelyből diagnosztikai rendszert készíthetsz?” - kérdezi. "Papír."
A Whitesides egy darab papírra, amely nem vastagabb vagy szélesebb, mint a postai bélyeg, orvosi laboratóriumot épített.
A múlt tél egyik napján a Whitesides a saját ágyában ébredt. 9-kor az irodájában volt, közvetlenül a Harvard Yard mellett. Tipikus ruháját viselt: göndör ruha, fehér ing, nyakkendő nélkül. Halászsapkáját egy konferenciaasztalra helyezte egy könyvespolc elõtt, amelyben a The Cell, a mikroelektronikai anyagok, a fizikai kémia, a fejlett szerves kémia és a Bartlett ismerõs idézeteit tartották.
A polcon nem található szöveg : No Small Matter: Science on the Nanoscale, egy Whitesides és Felice C. Frankel tudományos fotós újonnan kiadott dohányzóasztal-könyve. Az igazán egzotikus dolgokról szól, amelyek nagyon nagynak tűnnek, de kivételesen abszurd módon, meghökkentően kicsi - nanocsövek, kvantum pontok, önszerelő gépek.
A nanotechnológia egyszerűen meghatározva az 1 nanométer vagy egy méter milliárd méter és 100 nanométer közötti struktúrák tudománya. (A „nano” előtag a törpe görög szóból származik.) A legtöbb ember számára ez a meghatározás nem olyan egyszerű. A nanométerek megértése megkönnyíti a keresztezett szem felkeltését. A papírlap, amelyre ezek a szavak vannak nyomtatva, 100 000 nanométer vastag - az emberi haj átmérője, nagyjából a legkisebb tárgy, amelyet egy ember szabad szemmel láthat. A papír tetején ülő baktérium átmérője kb. 1000 nanométer - mikroszkopikus. 1981-ig, amikor két IBM fizikus feltalálta az első pásztázó alagútmikroszkópot, lehetetlen volt látni valamit, amely csak egy nanométer méretű volt. A hagyományos mikroszkópok lencséket használnak annak érdekében, hogy nagyítani lehessen minden, ami a látóvonalban van. A szkennelő alagútmikroszkópok azonban inkább úgy működnek, mint a Braille-et olvasó személy, és egy apró ceruza segítségével mozognak a szerkezetek felületén. A fizikusok, akik alig öt évvel később Nobel-díjat nyertek, egy olyan ceruzát építettek egy hegyével, amelynek csak egy atomja volt (kevesebb mint egy nanométer). A mozgás közben a ceruza az elektromos visszacsatolás rögzítésével felismeri az anyag szerkezetét, majd a mikroszkóp a felvételeket képeké alakítja.
Most, hogy valóban apró dolgok - egészen az egyes atomokig - végre láthatók voltak, Whitesides és más vegyészek nagyon érdeklődtek a nanoméretű anyagok iránt. És amit megtanultak, meghökkent. Kiderül, hogy az ilyen kicsi anyagok váratlan tulajdonságokkal rendelkeznek - csak tudatlanok voltunk, amíg nem láthattuk őket közelről. Különböző felületekkel rendelkező molekulák - olyan felületek, amelyek általában nem kombinálódnak jól, ha egyáltalán nem képesek - hirtelen kötődhetnek. Az üveg, általában az elektromos áram szigetelője, képes vezetni az áramot. Azok az anyagok, amelyek nem tudtak elektromos töltést hordozni, hirtelen félvezetővé válnak. A fém arany, elég kicsi részecskékben, vörös vagy kék megjelenhet.
„A kis dolgok egyik legizgalmasabb ténye, hogy annyira idegenekké válnak, annak formája vagy funkciója felületes hasonlóságai ellenére nagyobb, jobban ismert családtagokkal szemben” - írja Whitesides könyvében. "Ezen különbségek legkisebb mértékű felfedezése csodálatosan magával ragadó, és azok használata megváltoztathatja (és megváltoztatta) a világot."
A tudósok szén nanocsöveket, üreges hengereket hoztak létre, amelyek átmérője legfeljebb két nanométer, és amelyek a világ legerősebb anyaga, százszor erősebbek, mint az ötödik súlyú acél. Kialakítottak nanorészecskéket - kevesebb mint 100 nanométer széles és hasznosak a nagyon pontos orvosbiológiai képek készítéséhez. A tudósok nanoszálakat is készítettek - 10–100 nanométer széles szilíciumszálak, amelyek képesek hőt villamos energiává alakítani. Az elektronikai gyártók szerint a nanokábelek felhasználhatnák a számítógépek, autómotorok és erőművek hulladékhőjét.
Már több mint 1000 fogyasztási cikk használ valamilyen formában a nanotechnológiát (annak ellenére, hogy a Nemzeti Tudományos Akadémia 2008. évi jelentése a nanotechnológiából fakadó lehetséges egészségügyi és környezeti kockázatok jobb figyelemmel kísérését sürgette). A termékek közé tartoznak az erősebb és könnyebb kerékpárkeretek, a folyadékokat kiszorító szövetkezelések, a napfényt jobban visszatükröző fényvédők, a memóriakártyák a számítógépekhez és a ködálló bevonatok a szemüveglencsékhez.
A tudósok olyan nanorészecskéket fejlesztenek ki, amelyek csak a megfelelő mennyiségű gyógyszert juttatják el a daganatok elpusztításához, de semmi más körülötte. Más nanorészecskék észlelhetik a higanyszennyeződést a vízben; egy napon a részecskék szűrőkben felhasználhatók a mérgező fém eltávolítására.
A kis dolgokból készült nagy, életváltó dolgok még előttünk állnak. Ilyen dolgok lehetnek például az akkumulátorok, amelyek el tudják tartani a hónapot, és a villamos autók energiája, a vírusok által épített nanokábelekből - Angela Belcher, a MIT dolgozik ezen, és Obama elnök annyira izgatott a technológiáról, hogy találkozott vele. (Lásd: „Láthatatlan mérnökök”.) A Hewlett-Packard laboratórium, melyet a nanotechnikai látnok, Stan Williams vezetett, nemrégiben bejelentette partnerségét a Shell-rel ultraérzékeny eszközök kifejlesztésére az olajok kimutatására; elvileg tudják regisztrálni a föld nanoméretű eltolódásait, amelyeket az olajmezők mozgatása okozott. Williams ezt a terméket „központi idegrendszernek a földnek” nevezi.
A nanotechnológia miatt alapvetően változó világ kilátásai továbbra is álmodozottabbak, mint valósak, ám a szakértők számára a lehetőségek szinte végtelenek tűnnek. A tudósok olyan nanoszerkezeteket hoztak létre, amelyek önmagukba tudnak összeállni, vagyis nagyobb tárgyakká alakulhatnak, kevés külső irányban vagy egyáltalán nem. Egyszer ezek a kis tárgyak elméletileg képesek lennének olyan gépgé építeni, amely több nanorészecskét hoz létre. Az IBM már öngyűjtési technikákat alkalmaz a számítógépes chipek szigetelésének előállítására. A MIT egyik központjában, a Katonai Nanotechnológiák Intézetében elpusztíthatatlan harci páncélokat dolgoznak, amelyek reagálhatnak a vegyi fegyverekre.
"Bárhová néz" - mondja Whitesides -, darabokat látsz, és mindegyik különböző irányba mutat.
Whitesides nem tudja pontosan, hogy került ide. Itt Harvard, ez a labor, ez az élet. Egy kis Kentucky városban nőtt fel, egy háztartási és vegyészmérnök fiaként kihagyta az iskolát. Egy nap egy tanár felhívta a szüleit és azt mondta, hogy szeretne velük beszélni a fiukról. A szívük elsüllyedt. „Mit csinált a kis rohadék most?” - emlékeztet Whitesides szülei reakciójára.
A tanár azt mondta: „Ki kell szállítania a gyerekét innen. Úgy rendeztem, hogy Andoverbe menjen.
„Soha nem hallottam Andover-ról” - mondja Whitesides a Massachusetts elit előkészítő iskolájáról. - Nem is tudtam, mi az. Nem tudtam, hol van Új-Anglia.
És akkor valahogy végül a Harvardba járt. „Nem is emlékszem, hogy itt jelentkeztem. Most kaptam egy levelet, hogy beismerjen. Tehát azt hiszem, véletlenül jöttem ide. ”
Tovább folytatta diplomamunkáját a kaliforniai Technológiai Intézetben. Doktori értekezésének elismerési szakaszában megköszönte tanácsadójának, John D. Roberts-nek, hogy „türelmes irányba és indidaktivitásba lépett”. A végzős hallgatók legtöbbje a mentor irányítását értékeli - mondja Whitesides. „Az én esetemben egyáltalán nem irányított engem. Nem hiszem, hogy láttam őt az ott töltött években, de szép kapcsolatunk volt. "
Whitesides közel 20 évet tanított a MIT-ben, mielőtt 1982-ben megérkezett Harvardba, ahol ritka. Gyakorló kapitalista, kezdőknek. Mara Prentiss, a harvardi fizikaprofesszor szerint, aki vele nanotechnológiai kurzust tanít, ez a valós alkalmazásokra összpontosítja, amit nem minden kollégája csodál. "Sok embert nagyon gyönyörködtet George-ban, de nem mindenki értékeli stílusát" - mondja. Úgy tűnik, hogy a fehérek nem érdekelnek. "Feltételezem, hogy odakint van" - mondja minden ellenségről. De nagyon kevés ideje van azoknak, akik azt gondolják, hogy a CNN-en való megjelenés vagy az induló cégek számára nem megfelelő. Azt mondja, hogy "csak el tudnak venni a kötőtűt, és ide tehetik" - az orra mutat - és "ki tudják dobni."
Tom Tritton, a Philadelphiai történelmi és oktatási szervezet Vegyészeti Örökség Alapítványának elnöke elmondja, hogy ha a terület bármelyikét felkéri a világ első három vegyészének felsorolására, a Whitesides minden listát fel fog készíteni. "Az értelmének puszta szélessége elképesztő" - mondja Tritton. Miután megkapta az alapítvány legmagasabb díját, az Othmer aranyérmet, a Whitesides a város középiskolás diákjaival töltötte a napot. Tritton szerint egy hallgató később felajánlotta ezt a megfigyelést: "Lehet, hogy tudós, de nagyon jó."
A Whitesides szinte mindegyikének ellentmondása van: a fizika, a kémia, a biológia és a mérnöki tevékenység komplex területein dolgozik, összetett eszközöket használva - soha nem volt még soha az ember az atomierőmikroszkóppal -, és mégis megszállottja az egyszerűségtől. Kérdezzen tőle egy példát az egyszerűségről, és azt fogja mondani: „Google.” Nem azt jelenti, hogy a „egyszerűség” szót kellene a Google-nak szólnia. Ez a Google kezdőlapját jelenti, a fehér mezőben lévő tartalék téglalapot, amelybe emberek milliói írja be a szavakat, hogy információkat találjon az interneten. Ez a doboz elbűvöli a Whitesides-t.
- De hogy működik ez? - mondja. Megáll, levegőt húz. Előre hajlik a székében. A szeme megnő. A homlok felmegy, és ezzel a nagyon nagy szemüvege is. George Whitesides ez izgatott.
„A bináris kezdettel kezdődik, és a bináris a számtani legegyszerűbb forma” - mondja a számítógépek programozásához használt egységek és nullák rendszeréről. Ezután egy expromitt történelmi útmutatást indít a kapcsolókról, tranzisztorokról és integrált áramkörökről, mielőtt végül visszatér a Google-hez, „amely egy ilyen hihetetlen összetettségről gondoskodik - az emberiség összes információjának megszervezése -, és ebbe a kis dologba helyezi. egy doboz."
A Google mögött meghúzódó ötlet - a hatalmas tudásmennyiségek elegáns kis csomagba történő forrása - egyúttal az a gondolat is, amelyet a Whitesides most a kezében tart, egy úgynevezett laboratóriumot egy chipen, amely nem nagyobb, mint egy postai bélyeg, és amelyet a különféle betegségek diagnosztizálására szinte a modern klinikai laboratórium pontosságával.
A fejlődő nemzetek távoli területein található egészségügyi dolgozók számára készült. Helyeznek egy csepp beteg vérét vagy vizeletét a bélyegzőre; ha a betegség a 16 közül valamelyik vagy úgy van, hogy a bélyeg felismerje, akkor a színt a szenvedésnek megfelelően változtatja meg. Ezután az egészségügyi dolgozó, vagy akár a beteg, mobiltelefonnal fényképezhet a bélyegzőről. A képet el lehet küldeni orvosnak vagy laboratóriumnak; Valamikor egy számítógépes program lehetővé teheti maga a mobiltelefon számára, hogy ideiglenes diagnózist készítsen.
"A betegség kezeléséhez először tudnia kell, hogy mit kezel - azaz a diagnosztikát -, majd meg kell tennie valamit" - mondja Whitesides a technológiáról szóló általános beszédében. „Tehát a program, amelyben részt veszünk, olyasmi, amit mindenki számára diagnosztikának vagy nulla költségű diagnosztikának hívunk. Hogyan nyújthat orvosi szempontból releváns információkat a lehető legközelebb a nullához? Hogyan csinálod?"
Papírral kezdi, mondja. Ez olcsó. Abszorbens. Könnyen színeződik. Ahhoz, hogy a papírt diagnosztikai eszközké alakítsa, a Whitesides viasznyomtatón futtatja azt. A nyomtató felolvasztja a viaszt a papírra, hogy csatornákat hozzon létre, amelyek végén nanométer méretű molekulák vannak. Ezek a molekulák a testfolyadékokban lévő anyagokkal reagálnak. A folyadék „elosztja magát ezekben a különféle lyukakban vagy lyukakban, és színeket változtat” - magyarázza Whitesides. Gondolj a terhességi tesztre. Például az egyik sarokban kékre vált bélyegző diagnosztizálhat; más színek mintája diagnosztizálná a másik színt. A diagnosztikai bélyegek elkészítésének költségei 10 cent, és a Whitesides azt reméli, hogy még olcsóbban készíti el azokat. Szinte minden kamerával rendelkező fejlett mobiltelefon beprogramozható a bélyegző képének feldolgozására.
"A Whitesides szó szerint papírt használva ezt a ragyogó munkát végzi" - mondta Bill Gates két évvel ezelőtt. „És, tudod, olyan olcsó és olyan egyszerű, hogy valóban kiszabadulhat, és ilyen mély módon segíthet a betegeknek.” Olcsó és egyszerű: Pontosan a Whitesides terve. Egy nonprofit csoportot hozott létre, a Diagnostics for All, hogy a technológiát a fejlődő országokba vigye. A Bill & Melinda Gates Alapítvány beruház a májfunkció mérésére szolgáló technológiába. Ez egy olyan teszt, amely biztosítja az erős AIDS- és tuberkulózisgyógyszereket, hogy ne károsítsák a test egyik legfontosabb szervét. Jelenleg a májfunkciók vizsgálata a világ egyes részein általában túl drága vagy logisztikai szempontból nehéz, vagy mindkettő. Fejlesztő bélyegzőt is fejlesztenek az ismeretlen eredetű lázok okának pontos meghatározására és a fertőzések azonosítására. A májfunkciós bélyegző prototípusát tesztelik a laboratóriumban, és a korai eredmények, Whitesides szerint, több mint ígéretes. A chip az év későbbi szakaszában kezdődik terepi tesztelésen.
A bostoni színpadon sétálva - ez egy ritka otthoni beszédet jelentő esemény - a fehéres halász sapkájában elképzelést fogalmaz meg arról, hogy a találmányt hogyan fogják használni, néha törvénytelen helyeken: „A jövő egészségügyi dolgozójának véleményem nem orvos, de egy 18 éves, egyébként munkanélküli, akinek két dolga van. Van egy hátizsákja, tele ezekkel a tesztekkel, és egy lándzsával, amely időnként vérmintát vesz, és egy AK-47. És ezek a dolgok vezetik át a napját. "
Ez egy egyszerű megoldás egy bonyolult helyzethez, Harvardtól távol eső helyen, de a laborbélyegzővel való munka pontosan ott van, ahol Whitesides akar lenni. "Azt akarom, hogy megoldjam a problémákat" - mondja vissza a laboratóriumába, miközben egy chipet tart a laboratóriumában. „És ha a nano a megfelelő módszer a probléma megoldására, akkor ezt használom. Ha valami más a helyes út, akkor ezt használom. Nem vagyok a nanotechnológia rajongója. Valójában nem vagyok semmit kedvelő. ”Kivéve, ha értelmet adok a dolgokhoz, amelyeket senki sem lát. Munkája eljuttathatja a nanotechnológia hihetetlenül kicsi építészetét a mindennapi élet építészetébe.
Michael Rosenwald az új influenzavírusok kereséséről írta a Smithsonian 2006. januári számának.
Nagyon kicsi léptékben a leggyakoribb anyagok "annyira idegennek bizonyulnak" - mondja George Whitesides, a diagnosztikai chip prototípusával. (Paula Lerner / Aurora fotók) 
Néhány ezer nanométer hosszú polimer fronds még ennél is finomabb polimer gömbökön köré borul. (Felice C. Frankel) 
A szén nanocsövek, a számítógéppel generált modellben bemutatva, a legerősebb és legkeményebb anyagok, amelyeket valaha készítettek - annak ellenére, hogy a csövek szénatomjait a ceruza ólomban található kémiai kötések tartják össze. (Felice C. Frankel) 
A kvantumpontoknak nevezett furcsa nanoméretű struktúrák színes fényeket bocsátanak ki és nem halványulnak el. Itt vannak olyan kvantum pontok, amelyek a sejtek szerkezetét festenek. (Felice C. Frankel) 
Egyszerű és olcsó az, amit Whitesides azt akarja, hogy nanotechnológiai találmányai legyenek. Ez a laboratóriumi papírbélyegző felhasználható a májfunkció tesztelésére. (Paula Lerner / Aurora fotók) 
A laboratóriumi látszólagos káosz ellenére "hozzászoktunk, hogy nanométeres pontossággal készítsünk struktúrákat, és tudjuk, hogy hol van minden atom" - mondja Whitesides, itt bemutatva, Patrick Beattie termékfejlesztési tudós mellett. "Ezt megtesszük a megélhetés érdekében." (Paula Lerner / Aurora fotók)
