HISTORIE MODERNÍCH TECHNOLOGIÍ Význam nových technologií v technické civilizaci Moderní technologie jsou obecně označovány jako "pokrok". Tento pokrok je však současně trvalým zdrojem nestability a pohybu lidí, společenství, institucí, národů a kultur. Na počátku věku vědy a technologie se vlády většiny průmyslově vyspělých zemí staly katalyzátorem vědeckého rozvoje a technologické inovace. Tyto vlády dnes nesou zodpovědnost také za usměrňování a ovládání transformačních sil vědy a technologie. Dokonce jednoduchá technologická inovace může změnit svět: • Když z Asie do západní Evropy v 8. století pronikla výroba kovových třmenů, společnost se od samých základů změnila. Poprvé bylo možno přenést energii běžícího koně přímo do zbraně jezdce v sedle, což mělo ničivé bojové důsledky (v roce 1066 početně slabší Normané se silnou a kovovými třmeny vybavenou jízdou na koních během jediného dne porazili krále Herolda). • Objev stroje na čištění bavlny koncem 18. století umožnil značné rozšíření pěstování bavlny na jihu dnešních Spojených států a stal jedním ze silných podnětů dovozu černých otroků z Afriky. O asi 150 let později mechanický stroj na sklízení bavlny učinil práci většiny afroamerických otroků zbytečnou a způsobil téměř 30 let trvající masovou migraci asi 5 miliónů lidí ze zemědělského jihu do velkých měst na severu Spojených států. Tyto příklady nejen dokazují schopnost nových technologií změnit celou společnost, ale také provázanost technologických změn se složitou sociální strukturou společnosti (od rodiny, přes vzdělání, zaměstnání a služby, atd.). Připomeňme z nedávné minulosti, že jaderné zbraně určovaly geopolitický vývoj celého světa po 2. světové válce. Rozhlas, automobily, televize nebo vakcinace vedly k velkým změnám ve společnosti 20. století. Dnes tyto změny vyvolávají například počítače a mobilní telefony a v budoucnosti tyto změny vyvolá například biotechnologie a nanotechnologie. Prehistorie „nanotechnologií“ Již dávno přidávali skláři pro dosažení zajímavých barevných efektů do skel prášky z kovů a jiných látek, zejména ze zlata, stříbra, zinku, kadmia, síry a selenu. Jak se v nedávné době ukázalo, byly mezi nimi i částice v rozměru nanometrů, které způsobovaly unikátní barevnost skel. Známé jsou tzv. Lykurgovy poháry pocházející asi ze 4. století našeho letopočtu, jejichž část se nachází v Britském muzeu v Londýně. Obsahují nanočástice slitiny na bázi Au - Ag (v poměru 3:7). Není známo, jakou technologii výroby těchto pohárů a podobných artefaktů římští skláři používali. Dalším příkladem je výsledek analýzy lesklé glazované keramiky z 13. - 16. století. Zjistilo se, že lesk vyvolává dekorativní kovový film o tloušťce 200 - 500 nm, obsahující kovové (stříbrné) sférické nanokrystaly rozptýlené v matrici bohaté na křemík, přičemž ve vnější vrstvě filmu o tloušťce 10 - 20 nm se kov nenachází. Kompozitní struktura má optické vlastnosti závislé jak na rozměru částic, tak na matrici. Lesklá vrstva byla zřejmě prvním nanostrukturním filmem reprodukovatelně vyráběným člověkem. Keramika z italské Umbrie byla v 15. a 16. století pro své nádherné barvy vysoce ceněna po celé Evropě. Tým vědců z university v Perugii vedený Brunem Brunettim zjistil, že glazury renesanční keramiky obsahují částice mědi a stříbra o průměru 5 - 100 nm a splňují kritérium pro zařazení mezi nanomateriály. Kovové nanočástice odrážejí světlo ze svého povrchu bez toho, že by jej rozptylovaly. Výsledkem je jedinečný „metalízový“ efekt.
Postup při výrobě takových glazur se zachoval v knize italského autora Cipriana Piccolpassa z roku 1557. Soli mědi a stříbra míchali hrnčíři s octem, okrem a jílem. Touto směsí pak natírali nádoby, které už měly na svém povrchu jednu vypálenou glazuru. Dalším vypalováním při konstantní teplotě dosáhli jedinečné „metalízy“. V roce 1861 jako první popsal suspenzi obsahující částice o rozměrech 1 - 100 nm Thomas Graham, britský chemik a nazval ji koloidním systémem. Koloidní systémy byly intenzivně studovány významnými vědci (Rayleigh, Maxwell, Einstein) zejména na přelomu 19. - 20. století a později vznikl i nový obor koloidní chemie. Velmi známým příkladem nanomateriálů jsou saze, které se vyrábějí nedokonalým spalováním organických látek bohatých na uhlík. Průmyslová výroba sazí je stará více než 100 let. Jsou to částice amorfního uhlíku o velikosti 10 - 500 nm. Celosvětově se jich vyrábí asi 6 mil.tun a patří k jednomu z dosud nejpoužívanějších nanomateriálů. Přibližně 90% vyrobených sazí se používá v gumárenském průmyslu a pro výrobu technické pryže (hadice, řemeny, pryžové kabely, barvy aj.). V současné době chemická katalýza urychluje denně tisíce chemických přeměn, jako např. jsou rafinace ropy na benzín, přeměna levného grafitu na syntetický diamant pro nástroje, uplatňuje se při výrobě léků a polymerů atd. Při zkoumání katalyzátorů moderními prostředky bylo zjištěno, že řada z nich má vysoce uspořádané kovové a keramické nanostruktury, obsahující nanopóry. Tyto materiály jsou jak přírodní, tak syntetické a používají se nejen ke katalýze, ale i při adsorpci a separačních technologiích. Nejznámější jsou zeolity obsahující rovnoměrné póry o velikosti 2 - 100 nm, jejichž průmyslová aplikace započala v roce 1959. Používají se např. při katalytickém krakování, hydrokrakování, hydroizomeraci, alkylaci benzenu atd. Příklady využití nanočástic (nanoprecipitátů) lze nalézt i v metalurgii. V roce 1906 byly poprvé sledovány precipitační změny doprovázející vytvrzování hliníkových slitin stárnutím. Podstatu procesu objasnili a zaznamenali Guinier a Preston v roce 1938 pomocí rtg. záznamu, kdy zjistili přítomnost mikrostrukturních objektů v materiálu. Dnes víme, že jemné precipitáty zodpovědné za zpevnění, např. ve slitině Al - 4%Cu, jsou klastry atomů Cu vytvářející tzv. Guinier-Prestonovy zóny. Vysoká žárupevnost nízkolegovaných ocelí a jejich dlouhodobá životnost v energetických zařízeních při vysokých teplotách a tlacích je dosahována precipitačním zpevněním železné matrice částicemi (např. karbidu vanadu V4C3) o průměru 20 - 100 nm a interakcí dislokací s těmito částicemi Orowanovým mechanismem. Optimální vzájemná vzdálenost a velikost částic je ovlivňována chemickým složením a tepelným zpracováním materiálu. PRVNÍ PRŮKOPNÍCI NANOTECHNOLOGIE Richard Philips Feynman Na možnosti z oblasti „nanosvěta“ jako první poukázal Richard P. Feynman, který svou vizi o nanotechnologii nastínil v prosinci roku 1959 při příležitosti zasedání Americké fyzikální společnosti na Kalifornské technologické univerzitě (CALTECH). Jeho přednáška měla název “There‘s Plenty of Room at the Bottom” („Tam dole je spousta místa“) a pojednávala o možnostech praktického využití světa atomů v budoucnosti.
Richard Philips Feynman se narodil v New Yorku 11. května 1918. Studoval na Massachusetts Institute of Technology (MIT) a Princetonské universitě. Během války pracoval na projektu atomové bomby. V roce 1945 byl jmenován profesorem teoretické fyziky na Cornellově universitě a od roku 1950 působil jako profesor na California Institute of Technology (CALTECH). Hlavní oblast Feynmanových výzkumů spadá do oblasti kvantové mechaniky, konkrétně kvantové elektrodynamiky. Vytvořil tzv. Feynmanovy diagramy, které jsou grafickým vyjádřením matematických vztahů, které popisují chování systémů interagujících částic. Feynman zasáhl takřka do všech problémů moderní fyziky: předpověděl existenci vnitřní struktury protonu a neutronu (partony), matematicky popsal chování kapalného hélia, zabýval se teorií prostoročasu na úrovni elementárních částic, předestřel vizi kvantového počítače, přispěl k teorii kvantové chromodynamiky, atd. Byl vynikajícím učitelem, příležitostným hráčem na bonga v sambové kapele i vtipným společníkem. V roce 1986 se proslavil na veřejnosti odhalením příčin závady na raketoplánu Challenger. Je nositelem Nobelovy ceny za fyziku v roce 1965. „Tam dole je spousta místa“, CALTECH, 29.12.1959 „Rád bych teď popsal obor,“ řekl Feynman, „v němž bylo vykonáno ještě málo, ale jenž v principu může zaznamenat obrovský rozvoj. Chci mluvit o problému, jak připravovat systémy o velmi malých rozměrech a kontrolovat jejich vlastnosti.“ Po tomto úvodu předložil slavný fyzik překvapenému publiku legendární otázku: „Proč bychom nemohli zapsat na špendlíkovou hlavičku všech 24 dílů Encyklopedie Britanniky?“. Feynman dokazuje, že nám tomu přírodní zákony nebrání a nabízí i odpověď, jakým způsobem text na tak malou plochu napíšeme. Netvrdí, že to bude zcela snadné, ale nepochybuje, že příští generace se s touto výzvou vypořádá. Feynman předpokládal, že veškeré informace, které člověk nashromáždil ve všech knihách světa, mohou být zapsány ve formě krychličky, jejíž hrana měří 0,1 mm! Od možnosti zápisu informací se Feynman dostává k možnosti ovlivňovat na této atomární úrovni chemické reakce. Předkládá otázku, zda najdeme nějakou fyzikální cestu, jak syntetizovat libovolnou chemickou látku, a ptá se, jakým způsobem lze zlepšit rozlišovací schopnost elektronového mikroskopu. Manipulace s atomy tvoří jádro Feynmanovy přednášky. Na tyto jeho otázky odpověděl rozvoj STM (angl. Scanning Tunneling Microscope) a AFM (angl. Atomic Force Microscope), který zcela v souladu s Feynmanovými předpoklady umožnil lidskému oku nahlédnout do mikrosvěta rozměrů nanometrů a menších. Feynman předpověděl řadu oblastí, které stojí v centru dnešního zájmu řady vědeckých ústavů, zabývajícími se nanotechnolgiemi: „ ...ani v nejmenším nepochybuji,“ předpovídá Feynman význam nanotechnologie při přípravě nových materiálů, „že jakmile budeme schopni kontrolovat uspořádání atomů, rejstřík vlastností, které materiály mohou mít, se úžasně zvětší a úměrně tomu se objeví i nové možnosti jejich uplatnění.“ V závěru přednášky Feynman vyzval vědecký svět, aby začal „dobývat nanosvět“. • Nabídl jeden tisíc dolarů tomu, kdo jako první dokáže zapsat jednu stránku textu běžné knihy na plochu, která bude zmenšena na 1/25 000 původní plochy, přičemž text bude čitelný elektronovým mikroskopem. • Dalších jeden tisíc dolarů slíbil vyplatit tomu, kdo zhotoví funkční elektromotorek, jenž se vejde do krychličky o hraně 0,4 mm.
„Myslím, že na vyplacení těchto odměn nebudu muset čekat nijak dlouho,“ uzavřel svou přednášku. Vyplaceny byly obě ceny. Druhá byla vyplacena již v roce 1960, když student CALTECHu Bill McLellan zkonstruoval miniaturní elektromotorek. První ale až za 26 let, a to doktorandovi Stanfordské univerzity Tomovi Newmanovi, který pomocí elektronového litografu napsal 25 000krát zmenšeným písmem první stranu románu Charlese Dickense Příběh dvou měst. V 50. letech Richarda Feynmana nikdo z vědců nebral vážně, ale lidé „nezaháleli“: • Následující dvě desetiletí přinesla miniaturizaci v elektronice. • Další desetiletí komputerizaci, PC se dostaly ze sálů na pracovní stoly. • Objevily se možnosti sledování molekul a atomů pomocí AFM a STM. • Počátek 90. let znamenal nástup internetu, rozvoj mikrosystémového a genetického inženýrství a první úspěšné pokusy technologií v měřítku nanometrů. Kim Eric Drexler Feynmanovy myšlenky byly popularizovány v 80. a 90. letech zejména díky úsilí K. Erica Drexlera (*1955) v knihách „Stroje stvoření: Nástup éry nanotechnologie“ (angl. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology, 1986) a „Nanosystémy“ (angl. Nanosystems, 1992). Drexler rozpracoval myšlenku nanotechnologické revoluce a popsal svět miniaturních umělých systémů, jakýchsi neuvěřitelně malých stroječků neboli nanorobotů, které se budou podobat živým organismům nejen schopností reprodukce, ale i vzájemnou komunikací a sebezdokonalováním, přičemž jejich velikost se bude pohybovat na molekulární úrovni. „The Coming Era of Nanotechnology“ V této knize Drexler podrobně popsal, jak neviditelné nanosystémy budou schopny molekulu po molekule postavit všechno, co jim předem stanovený program zadá, od počítačů a kosmických sond, po dálnice a mrakodrapy. Kniha je rozdělena do dvou základní částí: V první části knihy - nazvané „Základy předvídavosti“ E. Drexler představil principy umělých replikátorů a naznačil pravděpodobný postup při vývoji souvisejícím s nanotechnologií. Příkladem strojů pracujících v molekulárním měřítku jsou buňky živých organismů. Dosud jsme neodhalili všechny principy jejich činnosti, to nám však nebrání začít tvořit replikátory podle našich plánů. "Většina biochemiků pracuje jako vědci, ne jako inženýři. Snaží se předpovědět, jak se chovají přírodní proteiny, místo toho, aby vyráběli proteiny, které se budou chovat podle jejich předpovědí." Druhou etapou výzkumu bude zrod replikátorů na neproteinové bázi. Proteinové stroje jsou příliš křehké, příliš neohrabané a nespolehlivé na to, abychom s nimi mohli vystačit. Poslouží nám alespoň při vytvoření replikátorů mnohem dokonalejších univerzálních asemblerů. Tato druhá generace replikátorů bude schopna vytvářet a opravovat složité molekulární struktury. Tyto nanostroje budou programovatelné, podobným způsobem, jakým DNA programuje činnost živých buněk a budou schopny
se namnožit a vytvořit tak armádu komunikujících robotů připravených vykonat užitečnou práci - sestavit z atomů kovů slitiny přesně definovaných, dosud nevídaných vlastností, léčit choroby, stavět domy, budovat kosmické stanice atd. Molekulární dělníci - asemblery - nám otevřou cestu k vytvoření nanopočítačů. Dosáhnou cíle, ke kterému směřují snahy mikroelektroniků leptajících polovodiče s úmyslem vytvořit co nejmenší tranzistory a nejkratší vodivé dráhy. Neuronové superpočítače se synapsemi o délce několik atomů pak svou obrovskou pracovní silou předčí jakýkoliv hardware postavený na konvenčních technologiích. Další nanostroje - disasemblery - nám naopak umožní přečíst libovolnou molekulární strukturu nějakého předmětu (např. lidského mozku) a naprogramovat pak asemblery, které tuto strukturu mohou opakovaně vyrábět. Máme mnoho poznatků o atomech, interakcích, máme chemii, fyziku částic kvantovou mechaniku, tedy vědecký základ. Dokážeme simulovat chování a vlastnosti a spočítat pravděpodobnou dobu života obřích molekul, které dnes ještě nedokážeme syntetizovat. Víme, že nanostroje jsou možné. Známe principy jejich replikace a programování. Máme před sebou příklad, že nanostroje mohou fungovat - živé buňky. Všechno je tedy jen otázkou času. Druhá část knihy je nazvaná „Obrysy možného“. Např. kapitola „Myslící stroje“, je věnovaná otázkám umělé inteligence. Drexler dělí inteligentní chování na dvě části - sociální a technické. Tvrdí, že v "technické inteligenci" jsme již podstatného pokroku dosáhli, čehož jsou důkazem mj. expertní systémy, neuronové sítě a fuzzy logika. (angl. fuzzy - nejasný, neurčitý). Lepší počítače urychlí pokrok v návrhu technologií a ještě lepších počítačů, vývoj bude dále akcelerovat. V oblasti "lidské inteligence", nás podstatná práce teprve čeká, avšak určitý náhled převádí tuto úlohu opět na problém "technické inteligence": Inteligentní člověk se v určitém prostředí správně rozhoduje. Inteligentní stroj nahrazující člověka v těch samých podmínkách se chová stejně, případně efektivněji. Drexler tvrdí: „Kritici umělé inteligence často myslí, že zřejmě nemůžeme vytvořit stroje chytřejší, než jsme my sami. Zapomínají na to, že naši vzdálení, němí předci se dokázali vyvinout v jedince vysoké inteligence a vůbec při tom nemysleli.“ V dalších kapitolách rozvíjí své myšlenky o možnostech nové technologie v různých oblastech lidské činnosti: pro vesmírné mise (kapitola „Svět mimo Zemi“) v medicíně a ochraně zdraví, resp. dlouhověkosti (kapitoly „Stroje léčení, Dlouhý život v otevřeném světě, Dveře do budoucnosti“). V kapitole „Meze růstu“ se autor knihy zabývá otázkou, zda existují hranice v nanotechnologiích a zda dojde v budoucnosti k zastavení vývoje v této oblasti. Dochází k závěru, že jediné podstatné omezení určují pouze fyzikální zákony: "Lidé, kteří zaměňují vědu s technologiemi, nechápou skutečné meze. Někdo si může myslet, že když víme všechno, můžeme udělat cokoliv. Pokroky technologií skutečně přinášejí nová know-how, otevírají nové možnosti. Naproti tomu pokrok ve vědě jenom překreslí mapu skutečných hranic, což často ukáže nové nemožnosti." Poslední kapitola „Nebezpečí a naděje“ si klade zásadní otázky typu: Co se stane, když asemblery dokážou vytvořit prakticky cokoliv s lidskou prací? Co když nanoroboti budou zneužiti? Je třeba zdůraznit, že Drexler je při pohledu na budoucnost nanotechnologií optimistou. Jeho kniha je koncipována v širších společensko-filosofických souvislostech. Timothy Leary Mezi další jména přiřazována k počátkům nanotechnologie, lépe řečeno k jejich vizionářům, patří Timothy Leary (1920 - 1996) americký psycholog, filozof, vědec a
publicista. V 80. letech minulého století se intenzivně zabýval technologiemi (zvláště zkoumal možnosti počítačů) a nových technologií jako jsou nanotechnologie a kryogenika. Timoty Leary byl známý svým bezmezným technokratickým optimismem v souladu s Drexlerovými teoriemi, kdy říkal: „S úspěchem nanotechnologie by se svět stal místem nepředstavitelné hospodářské hojnosti. Bylo by například možné vytvořit jakýkoli předmět jen z prachu a slunečního svitu. Reparační buněčné mechanismy, vetknuté do každé buňky lidského těla, aby mohly zpomalit či úplně zvrátit účinky bolestí a chorob. Stavba tryskových motorů by se stala záležitostí jedné minuty, vyrostly by znenadání a dokonale jako krystaly z kapalných roztoků obsahujících nanostroje.”. Feynman, Drexler a Leary byli v tehdejší vědecké komunitě považováni za blázny. Prudký rozvoj oblastí nových technologií ke konci dvacátého století jim však začal dávat za pravdu: • V roce 1990 vědecký tým společnosti IBM napsal pomocí tunelového skenovacího mikroskopu logo své firmy na niklovou destičku 35 izolovanými xenonovými atomy. • V dalším roce byly vyrobeny první uhlíkaté nanotrubičky a bylo demonstrováno vedení elektrického proudu jedinou molekulou. • V laboratořích velkých amerických společností a univerzit se podařilo sestrojit první nanomechanismy, jakými jsou například osy deset tisíckrát tenčí než lidský vlas, neviditelná molekulová ložiska s ultranízkým třením, nanovláček, jezdící po jedné koleji, nebo první nanotranzistory využívající výhodných vlastností fullerenů. K dalším neméně významným průkopníkům patří např.: • Herold Kroto, Richard Smalley a Robert F.C. Kenneth – objevili roce 1985 fullereny - novou formy uhlíku, získali Nobelovu cenu za chemii. • Gerd Karl Binnig a Heinrich Rohrer ukázali v roce 1981 možnosti skenovacího tunelového mikroskopu (STM) pro sledování světa atomů. • James Gimzewski - průkovník výzkumu elektrických kontaktů s izolovanými atomy a molekulami, k čemuž využil STM. • George Whitesides a jeho pracovní skupina dodnes pracující v pěti oblastech nanotechnologie: biochemie, výzkum materiálů, katalyzátory a fyzikální organická chemie aj. • Sumio Iijima v roce 1991 objevil nanotrubice. • Ray Kurzweil - autor knihy Věk inteligentních strojů (The Age of Intelligent Machine, 1990) na konferenci The 2000 Foresight Conference on Molecular Nanotechnology předeslal, že do konce tohoto století nebude existovat rozdíl mezi strojem a lidskou bytostí. Nebyli to pouze tito vědci, kteří nastolili základní vize nanotechnologií a zároveň přispěli k jejich realizaci, ale byly to také mnohé pracovní skupiny univerzit (např. Purdue Universita v USA stát Indiana, kanadská Universita of Albert, aj.) a společností (např. IBM, Intel a Hewlett-Packard), ve kterých se začaly provádět a do současné doby také provádí výzkumy a realizace v oblasti „nano“. Z fantazie Richarda P. Feynmana se postupně začala stávat skutečnost. To, že se objevy a aplikace nanotechnologií objevují pravidelně ve vědeckých periodikách, je již samozřejmostí. Nejen vědcům, ale i politikům je čím dál víc jasnější, že vstup těchto technologií do běžného lidského života na sebe zřejmě nedá dlouho čekat.
VYBRANÉ MEZNÍKY V DĚJINÁCH NANOTECHNOLOGIÍ 400 před Kristem - Démokritos použil slovo “atomos", což starořecky znamená “nedělitelný" 1905 - Albert Einsten publikoval práci, v níž stanovil průměr molekuly cukru na cca jeden nanometr 1931 - Max Knoll a Ernst Ruska vyvinuli elektronový mikroskop, umožňující zobrazit objekty menší než 1 nanometr 1959 - Richard Feynman předkládá první vizi nanotechnologie 1960 - ve sborníku Caltech vychází Feynmanova hypotéza o možnosti budování nanosystémů 1968 - Alfred Y. Cho a John Arthur z Bell Laboratories vynalezli pomocí molekulových svazků epitaxi 1974 - Norio Tamaguči navrhl používání termínu nanotechnologie pro obrábění s tolerancí menší než 1 nm 1981 - první článek o nanotechnologii ve vědeckém časopise 1981 - Gerd Binning a Heinrich Rohrer vytvořili skenující tunelový mikroskop, který může zobrazit i jednotlivé atomy 1983 - řetězová reakce v polymeru - vytvořen první umělý chromozóm 1985 – R. Smalley, H. Kroto a R. Curl - objev fullerenů 1986 - poprvé zaznamenány jednotlivé kvantové skoky v atomech - založen Foresight Institute 1986 - Eric Drexler vydal knihu Stroje stvoření 1988 - vypracována metoda identifikace osob podle DNA z jediného vlasu 1990 - pomocí tunelového skenovacího mikroskopu napsal tým vědců na niklovou destičku 35 xenonovými atomy písmena IBM 1990 - metoda sériové výroby buckminsterfullerenu 1991 - pomocí ohybu rentgenových paprsků vznikl první snímek molekul fullerenu - Arthur Hebard demonstroval, že molekuly fullerenu spolu s draslíkem nebo rubidiem jsou supravodivé 1991 - založen Institute for Molecular Manufacturing 1991 - S.Iijima objevil nanotrubice 1992 - Drexlerova kniha Nanosystémy 1992 - první úplné mapy struktury dvou lidských chromozomů, prototyp kvantového hradla 1993 - výpočty na superpočítači potvrdily Feynmanovu a Gell-Manovu teorii kvantové chromodynamiky 1993 - první nanodráty - řetízky silné pouze několik nanometrů 1993 - W. Robinett a R. Stanley Williams sestavili program či spíše virtuální realitu, která ve spojení se STM umožňuje prohlížet si jednotlivé atomy hmoty, dotýkat se jich a manipulovat s nimi 1995 - demonstrováno vedení elektrického proudu jednou molekulou - založena společnost Nanocor, zabývající se vývojem nanokompozitních materiálů 1997 - založena společnost Zyvex - první firma zabývající se konstrukcí nanomechanismů 1998 - Skupina kolem C. Dekkera z univerzity v Delftu v Nizozemsku sestrojila z uhlíkových nanotrubic tranzistor 1999 - James M. Tour a Mark A. Reed předvedli, že jednotlivá molekula může fungovat jako molekulový přepínač 2000 - rozluštění lidského genomu - první nanomotorek na bázi DNA (Bell Labs) 2000 - americký prezident Clinton vyhlašuje program National Nanotechnology Initiative 2001 - tranzistor z nanotrubiček (IBM) - první nanolaser, základ pro optický přenos dat v inteligentních nanosystémech - logický obvod v jedné molekule, tvořený dvěma tranzistory
2002 - začínají se prosazovat inteligentní kompozitní materiály 2002 - první mezinárodní konference o nanotechnologii (R. Smalley přednesl návrh, že ideálním prostředkem pro molekulové nanotechnologie jsou fullerenové struktury) 2002 - Výzkumný tým Hewlett-Packard představil první molekulární paměť na světě, ve které jsou informace zapisovány do jednotlivých molekul čipu 2003 - překročena hranice 50 nm 2003 - Společnost IBM vyrobila první uhlíkový světelný zdroj, miniaturní baterku v podobě trubičky 50 000krát tenčí než lidský vlas. 2004 – Andrei Rode, John Giapintzakis objevili pátou formu C - nanopěnu, která má feromagnetické vlastnosti
