Student World

V souvislosti s rozvojem nanotechnologií se v uplynulých letech vynořila řada překvapivých, ba šokujících scénářů, jak by měla vypadat blízká budoucnost. Fyzikové James C. Ellenbogen (vědecký pracovník společnosti Mitre Nanosystems Group)a Wil McCarthy (autor knihy Hacking Matter) dokáží ve svých myšlenkách zajít dále než většina nanotechnologických vizionářů. Současně zdůrazňují, že jejich scénáře rozhodně nejsou fantazií, nýbrž výsledkem možné aplikace vědeckých poznatků.

Pro koncept, který Wil McCarthy ve své knize představil, se vžil název „programovatelná hmota“ (programmable matter). Jeho základem je úvaha, že díky současným poznatkům z oborů kvantové mechaniky a nanotechnologie budou lidé již blízké v budoucnosti schopni měnit v každém okamžiku vlastnosti hmoty na atomární úrovni, aby se chovala tak, jak právě potřebují. V zásadě McCarthy rozšiřuje pojem softwaru, který pro něj přestává být prostým programem zajišťujícím chod počítačů. Virtuální svět získá moc přímo manipulovat s hmotou. Podle McCarthyho bude softwarem brzy moci být vše kolem nás, všechny atomy, které lze uměle přizpůsobovat podle lidských představ.
Na té nejsnazší úrovni se něco podobného již podařilo, když výzkumníci pomocí nanotechnologie začali konstruovat nové materiály. Wil McCarthy a další vědci však mají na mysli kvalitativní posun. Je-li struktura hmoty "softwarem", bude možno připravit molekuly, jejichž fyzikální a chemické vlastnosti se budou přizpůsobovat okolí na té nejjemnější rovině, např. samotnou změnou elektrického napětí, magnetického pole nebo třeba světla určité vlnové délky. Jak říká Wil McCarthy, jde zde v podstatě o uplatnění principu tzv. cellulárních (buněčných) automatů.

Nejde o nijak divokou fantazii. Jednoduchá forma jevu, který se označuje jako programovatelná hmota, se uplatňuje např. v samozabarvovacích sklech slunečních brýlí, v LCD displejích nebo tranzistorech. O stupeň výše se dostaneme, začneme-li cíleně využívat jevu, který se nazývá „kvantový bod“ či "kvantová tečka" (quantum dot). Tato technologie se před nedávnem začala využívat při výrobě počítačových procesorů.
Jedná se vlastně o oblast o rozměrech několika nanometrů, v nichž jsou nahuštěné elektrony, které se pak chovají jako ve skutečném atomu. Existují již způsoby, jak lze ovládat tvar, velikost či počet elektronů příslušného kvantového bodu. Někteří fyzikové se domnívají, že s využitím těchto kvantových bodů bude možno simulovat atomy různých prvků. Hovoří o tzv. umělých či virtuálních atomech, které by byly výsledkem přesně naprogramovaného "softwaru hmoty". Tyto atomy, simulující chemické vlastnosti jakéhokoli prvku periodické soustavy, ba dokonce i prvku hypotetického, mohou ovšem existovat pouze jako součást polovodiče, na němž se kvantové body vytvoří. Nelze si tedy (alespoň prozatím) představovat, že se umělé atomy stanou základem materiálu výhodných vlastností. Naproti tomu se ovšem mohou uplatnit při konstrukci komponentů kvantových počítačů nebo se stát základem pro supercitlivé senzory či nová efektivní paměťová zařízení.

Podobnou programovatelnou substanci představuje tzv. „wellstone“. Můžeme si ho představit jako proužek či nit polovodičového materiálu pokrytý kvantovými body. Více podobných proužků či nití bude možno v reálném čase pospojovat či utkat do tvaru pevné hmoty pouhým ovlivňováním vlastností kvantových bodů, např. elektrickým proudem, magnetickým polem či světlem. Přitom se zdaleka nejedná o pouhou sci-fi; i když Wil McCarthy představil koncepci wellstone nejprve ve vědeckofantastické povídce, nyní se stal předmětem zkoumání jeho skupiny The Programmable Matter Corporation, jež je výzkumnou divizí společnosti Galileo Shipyards.
Všechny zde popsané technologie nacházejí již i první komerční využití – pokud si příslušné fráze zkusíte zadat do Googlu, získáte odkazy na celou řadu komerčních dodavatelů; o tom ostatně svědčí i existence předplacených linků.

Informace na webu

http://vortex.tn.tudelft.nl/grkouwen/qdotsite.html rozcestník k technologii kvantových teček
http://www.qd2004.comDomovská stránka konference "Quantum dots 2004"
http://www.qdots.com Quantum Dot Corporation (předplacený odkaz na Googlu pro frázi "quantum dot")
http://www.evidenttech.com Společnost Evident Technologies, která sebe sama charakterizuje jako dodavatele nanokrystalů (předplacený odkaz na Googlu pro frázi "quantum dot")

autor Jan Kapoun