Stel je een beeldhouwer voor die een standbeeld aan het maken is,
en stukjes steen wegbeitelt.
Michelangelo verwoordde dit zeer fraai:
"In elk blok steen zit een beeld verborgen
en het is de taak van de beeldhouwer om het te ontdekken."
Maar wat als hij omgekeerd te werk was gegaan?
Niet met een massief blok steen,
maar met een grote hoop stof,
en hij dan op de een of andere manier miljoenen deeltjes aan elkaar lijmt
om een beeld te vormen.
Ik weet dat dat absurd klinkt.
Het is waarschijnlijk onmogelijk.
De enige manier waarop je stof tot standbeeld maakt
is als het standbeeld zichzelf zou bouwen --
als we op een bepaalde manier miljoenen deeltjes
ertoe konden zetten samen te trekken om het standbeeld te vormen.
Hoe raar dat ook klinkt,
dat is bijna precies het probleem waar ik in mijn lab aan werk.
Ik bouw echter niet met steen, maar met nanomateriaal.
Dat zijn onmogelijk kleine, fascinerende deeltjes.
Zo klein dat als deze controller een nanodeeltje was,
een mensenhaar de grootte van deze hele ruimte zou aannemen.
En ze vormen de kern van een gebied dat nanotechnologie wordt genoemd,
wat iedereen waarschijnlijk wel kent,
en zogenaamd alles zou gaan veranderen.
Toen ik studeerde,
was het een van de leukste tijden om in de nanotechnologie te werken.
Er gebeurden continu weer nieuwe wetenschappelijke doorbraken.
Conferenties waren alom,
en er stroomden bakken geld binnen vanuit steunfondsen.
En de reden is dat wanneer objecten heel klein worden,
ze onderworpen zijn aan een andere soort natuurkunde
dan de objecten waarme wij in contact staan.
Deze vorm van natuurkunde heet quantummechanica.
En volgens deze kwantummechanica is het gedrag van kleine objecten
te controleren door het maken van kleine veranderingen,
zoals het toevoegen of verwijderen van een stel atomen,
of het draaien van het materiaal.
Het is een ultieme gereedschapskist.
Het voelde alsof je tot alles in staat was en je alles kon produceren.
Wij deden het --
en met "wij" bedoel ik mijn hele generatie alumni.
We probeerden supercomputers te maken met nanomaterialen.
We fabriceerden kwantumstippen
die ooit in je lichaam ziektes zouden kunnen opsporen en vernietigen.
Er waren zelfs groepen bezig een lift naar de ruimte te maken
met behulp van koolstofnanobuizen.
Je kunt het opzoeken, het is echt waar.
Enfin, wij dachten dat het alle aspecten van wetenschap en technologie
zou gaan beinvloeden, van informatica tot medicijnen.
En ik moet toegeven,
ik ging er volledig in mee.
Ik was echt verkocht.
Maar dat was 15 jaar geleden,
en de wetenschap werd geweldig bedreven, belangrijk werk gedaan.
We hebben veel geleerd.
We waren nooit in staat die wetenschap te vertalen
in nieuwe technologiën die echt een invloed op mensen zouden hebben.
Want met bij het werken met nanomateriaal snijdt het mes aan twee kanten.
Hetzelfde dat het zo interessant maakt, het kleine formaat
maakt het onmogelijk om mee te werken.
Het is net als het maken van een beeld uit een hoopje stof.
En we hebben er simpelweg voor geen gereedschap dat klein genoeg is.
Maar al hadden we dat, maakte het niet uit,
want we zouden niet één voor één miljoenen deeltjes samen kunnen brengen
om een technologie te vormen.
En zodoende zijn de beloftes en het enthousiasme
alleen beloftes en enthousiasme gebleven.
We hebben geen nanobots die ziektes afweren,
geen liften naar de ruimte,
en waar ik me het meest voor interesseer, geen nieuwe soorten informatica.
Dat laatste is van groot belang.
Er is de verwachting geschapen
dat vooruitgang op computergebied altijd zal voortduren.
Complete economieën rusten op dit idee.
En deze vooruitgang is er omdat wij steeds meer en meer apparaten
op een computerchip kunnen plaatsen.
En hoe kleiner die apparaten worden, hoe sneller en energiezuiniger ze zijn
en hoe goedkoper ze worden
Die convergentie brengt zodanig snelle vooruitgang.
Ter illustratie:
als ik de computer die drie mensen naar de maan en terug bracht -
toentertijd de beste computer -
zou samenpersen van kamergrootte tot de grootte van een smartphone,
dat ding waar je 300 euro aan uitgeeft en na twee jaar weer weggooit,
zou je smartphone het regelrecht winnen van die computer.
Je zou niet onder de indruk zijn.
Hij zou niets kunnen wat je smartphone doet.
Hij zou traag zijn,
je zou er niets op kunnen opslaan,
en met geluk net de eerste minuten van een "Walking Dead" aflevering kunnen zien.
(Gelach)
Wat ik probeer te zeggen, de vooruitgang is niet geleidelijk.
De vooruitgang is continu, en exponentieel.
Het bouwt elk jaar weer op de gelegde bouwstenen,
zodanig dat wanneer je technologie van twee opvolgende generaties bekijkt,
ze bijna onherkenbaar zijn
En we zijn het onszelf schuldig die vooruitgang voort te zetten.
We willen over 10, 20, 30 jaar hetzelfde kunnen zeggen:
kijk wat ons de laatste 30 jaar is gelukt.
Maar we weten dat deze vooruitgang wellicht niet eeuwig zal duren.
In feite loopt het feestje al ten einde.
Net als het laatste rondje van de avond aan de bar.
Als je het onder de loep legt blijkt dat onder veel maatstaven,
zoals snelheid en resultaat,
de vooruitgang al tot stilstand gekomen is.
Dus als we willen dat het feest doorgaat,
moeten we doen wat we altijd al konden, namelijk innoveren.
Dus de rol en missie van onze groep
is om te innoveren door het gebruik van koolstofnanobuizen
omdat wij denken dat dat de manier is om de vooruitgangssnelheid te waarborgen.
Ze zijn precies zoals het klinkt.
Kleine, holle tubes van koolstofatomen,
wier geringe grootte geweldige elektronische kwaliteit biedt.
En de wetenschap zegt ons dat als we ze in computers zouden gebruiken
we een vertienvoudiging van prestaties kunnen realiseren.
Het is alsof we generaties technologie overslaan in één stap.
En dat is het.
We hebben een belangrijk probleem
en we hebben wat eigenlijk de ideale oplossing is.
De wetenschap roept ons,
"Dit moeten jullie doen om jullie probleem op te lossen."
Prima, laten we beginnen. Laten we dit doen.
Maar dan kom je het mes weer tegen dat aan twee kanten snijdt.
De "ideale oplossing" bevat materiaal waar onmogelijk mee te werken is.
Ik zou miljarden deeltjes moeten ordenen om een enkele computerchip te maken.
Het is dezelfde valstrik, een onvermijdelijk probleem.
Op dat moment zeiden we, "Laten we er mee ophouden."
Laten we niet twee keer die fout begaan.
Laten we uitzoeken wat er ontbreekt.
Wat zijn we niet aan het doen dat wél moet gebeuren?
Het is net als in "The Godfather".
Wanneer Fredo zijn broer Micheal verraadt, weten we allemaal wat er moet gebeuren.
Fredo moet het hoekje om.
(Gelach)
Maar Michael stelt het uit.
Prima, ik snap het.
Hun moeder leeft nog, het zou haar van slag maken.
We zeiden,
"Wat is de Fredo in ons probleem?"
Waar zijn we niet mee bezig?
Wat zijn we niet aan het doen,
dat wel moet gebeuren om dit een succes te maken.
En het antwoord is dat het beeld zichzelf moet gaan bouwen.
We moeten een manier vinden die deze deeltjes dwingt, overhaalt
om zichzelf in deze technologie samen te brengen.
Wij kunnen het niet voor ze doen. Ze moeten het zelf doen.
En het is de moeilijke weg, en dit is niet onbelangrijk,
want in dit geval is dat de enige weg.
Nu blijkt dat dit probleem niet geheel onbekend is.
We bouwen gewoon niets op die manier.
Mensen bouwen niets op die manier.
Maar kijk je eens om je heen, dan zie je er overal voorbeelden van.
Moeder Natuur maakt alles op deze manier.
Alles wordt van onderop opgebouwd.
Op het strand vind je simpele organismen die eiwitten gebruiken - in feite moleculen -
om na te bootsen wat eigenlijk zand is.
Het word zo uit de zee geplukt
en gebruikt om zeer diverse en buitengewone bouwwerken te vormen.
En de natuur is niet zo wreed als wij.
Ze is elegant en slim,
bouwt met wat er beschikbaar is, molecuul na molecuul,
en maakt structuren met zulke diversiteit en complexiteit
die wij niet eens kunnen begrijpen.
En ze is al bij de nano.
Al honderden miljoenen jaren lang.
Wij zijn degenen die te laat zijn.
Dus wij besloten hetzelfde gereedschap te gebruiken als de natuur:
scheikunde.
Scheikunde is het ontbrekende gereedschap.
En het werkt in dit geval, omdat objecten met nanoschaal
ongeveer evengroot zijn als moleculen
dus we kunnen ze gebruiken om deze deeltjes te sturen,
net als een stuk gereedschap.
Dat is precies wat we hebben gedaan in ons lab.
We hebben scheikunde ontwikkeld die in de hoop stof gaat,
in de hoop nanodeeltjes
en precies die deeltjes die we nodig hebben eruithaalt.
Dan kunnen we scheikunde gebruiken om miljarden deeltjes neer te leggen
in patronen die nodig zijn om circuits te bouwen.
En omdat we dat kunnen doen,
kunnen we circuits maken die vele malen sneller zijn
dan wat iemand voorheen heeft kunnen bereiken met nanomateriaal.
Scheikunde is het missende gereedschap.