Pronalaženje Georgea Whitesidesa često je škakljivo čak i za Georgea Whitesidesa. Tako drži omotnicu u džepu jakne. "Zapravo ne znam gdje se općenito nalazim dok ga ne pogledam, " kaže, "i tada otkrijem da sam u Terre Haute, a onda se zapravo postavlja pitanje:" Što slijedi? " na nedavnoj dionici, koverta je otkrila da je bio u Bostonu, Abu Dabiju, Mumbaiju, Delhiju, Bazelu, Ženevi, Bostonu, Kopenhagenu, Bostonu, Seattlu, Bostonu, Los Angelesu i Bostonu.
Povezani sadržaj
- Nevidljivi inženjering
- Otkrivanje signala?
Razlog zbog kojeg se Boston pojavljuje toliko često, iako ne tako često koliko supruga preferira, je taj što je Whitesides profesor kemije na sveučilištu Harvard, a Boston Logan njegova rodna zračna luka. Razlog za sve druge gradove je taj što se Whitesidesovi doprinosi znanosti kreću od biologije, inženjerstva, fiziologije, znanosti o materijalima, fizike i, posebno ovih dana, nanotehnologije. Ostali znanstvenici, vladini čelnici, izumitelji i investitori širom svijeta žele ga čuti od njega.
Izumi i ideje Whitesidesa iznjedrili su više desetaka tvrtki, uključujući i droge Genzyme. Nijedan Harvard laboratorij ne može se približiti broju patenata priloženih njegovom imenu - "otprilike 90", kaže on. Citat "GM Whitesides" pojavljuje se češće u akademskim radovima nego kod gotovo bilo kojeg drugog kemičara u povijesti.
Dakle, Whitesides je nešto poput znanosti Bono, iako viši, živahniji i u dobi od 70 godina, manje hirsute. Kapa škotskog ribara gotovo uvijek pokriva glavu, čak i pred publikom. Ima dubok glas, s malo nagovještaja o rodnom Kentuckyju. U posljednje vrijeme taj je glas uvodio publiku u novi projekt nanotehnologije čiji je cilj spasiti živote u svijetu u razvoju. "Koje su najjeftinije stvari iz kojih možete napraviti dijagnostički sustav?", Pita on. "Papir."
Na komadu papira koji nije deblji ili širi od poštanske marke, Whitesides je izgradio medicinski laboratorij.
Jednog dana prošle zime Whitesides se probudio u vlastitom krevetu. Do 9:00 bio je u svom uredu tik uz Harvard Yard. Nosio je svoj tipični outfit: odijelo s prugom, bijelu košulju, bez kravate. Postavio je svoju ribarsku kapu na konferencijski stol ispred police s knjigama na kojoj su se nalazili ćelija, mikroelektronski materijali, fizikalna kemija, napredna organska kemija i Bartlettovi poznati navodnici .
Tekst koji nije na polici bio je No Small Matter: Science on Nanoscale, nedavno objavljena knjiga stola za kavu Whitesidesa i znanstvene fotografkinje Felice C. Frankel. Riječ je o doista egzotičnim stvarima koje izgledaju vrlo velike, ali izuzetno, apsurdno, zapanjujuće male - nanocjevčice, kvantne točkice, strojevi za samostalno sastavljanje.
Nanotehnologija je, jednostavno definirano, znanost o strukturama koje mjere između 1 nanometar ili milijardu metra i 100 nanometara. (Prefiks „nano“ dolazi od grčke riječi za patuljka.) Ipak, većini ljudi ta definicija nije tako jednostavna. Pokušaj razumijevanja nanometara može brzo izazvati ukrštene oči. Listovi papira na koje su ove riječi ispisane debljine su 100 000 nanometara - promjer ljudske dlake, otprilike najmanji predmet koji čovjek može vidjeti neograničenim očima. Bakterija koja sjedi iznad ovog rada promjera je oko 1000 nanometara - mikroskopska. Do 1981. godine, kad su dva IBM-ova fizičara izumila prvi skenirajući tuneloski mikroskop, bilo je nemoguće vidjeti samo jedan nanometar. Konvencionalni mikroskopi koriste leće za povećavanje onoga što je vidno. Ali skeniranje tuneloskih mikroskopa djeluje više poput osobe koja čita Brailleovo pismo, prelazeći se po površini građevina pomoću malenog pisaljke. Fizičari koji su samo pet godina kasnije osvojili Nobelovu nagradu, izgradili su iljepnicu s vrhom koji je bio samo jedan atom (manje od jednog nanometara). Dok se kreće, olovka otkriva strukturu materijala snimanjem električnih povratnih informacija, a zatim mikroskop prevodi snimke u slike.
Sada kada su se stvarno mogle vidjeti stvarno male stvari - sve do pojedinačnih atoma, Whitesidesa i ostale kemikalije vrlo su se zanimali za nanocjevčice. I ono što su naučili zadivilo ih je. Ispada da ovako mali materijali imaju neočekivana svojstva - bili smo samo neobjašnjivi dok ih nismo mogli vidjeti izbliza. Molekule s različitim površinama - površine koje se obično ne kombiniraju dobro, ako uopće - mogu se iznenada vezati. Staklo, obično izolator električne struje, može provoditi struju. Materijali koji nisu mogli nositi električne naboje odjednom postaju poluvodiči. Metalno zlato, u dovoljno malim česticama, može se pojaviti crveno ili plavo.
"Jedna od fascinancija malih stvari je ta što su ispale tako vanzemaljske, usprkos površnim sličnostima u obliku ili funkciji većim, poznatijim rođacima", piše Whitesides u svojoj knjizi. „Otkrivanje ovih razlika na najmanjoj skali je predivno obimno i njihovo korištenje može promijeniti (i promijenilo) svijet.“
Znanstvenici su stvorili ugljikove nanocjevčice, šuplje cilindre promjera dva ili manja, koji su se pokazali kao najjači materijal na svijetu, 100 puta jači od čelika s težinom od jedne šeste. Stvorili su nanočestice - manje od 100 nanometara i korisne za vrlo precizne biomedicinske slike. Znanstvenici su također napravili nanove - silicijske niti široke 10 do 100 nanometara i sposobne pretvoriti toplinu u električnu energiju. Proizvođači elektronike kažu da bi nanovodi mogli iskoristiti otpadnu toplinu iz računala, motora automobila i elektrana.
Već više od 1000 proizvoda široke potrošnje koristi neki oblik nanotehnologije (iako je izvješće Nacionalne akademije znanosti iz 2008. godine zahtijevalo bolje praćenje potencijalnih zdravstvenih i okolišnih rizika od nanotehnologije). Proizvodi uključuju jače i svjetlije okvire za bicikle, tretmane od tkanine koji odbijaju tekućinu, kreme za sunčanje koje bolje odbijaju sunčevu svjetlost, memorijske kartice za računala i premaze otporne na maglu za leće naočala.
Znanstvenici razvijaju nanočestice koje mogu dostaviti pravu količinu lijeka za ubijanje tumora, ali ništa drugo oko njega. Ostale nanočestice mogu otkriti onečišćenje žive u vodi; jednog dana čestice se mogu koristiti u filtrima za uklanjanje otrovnih metala.
Veliki predmeti koji se mijenjaju od života, napravljeni su od sitnica i dalje su pred nama. Stvari poput baterija koje mogu trajati mjesecima i napajanja električnih automobila, izrađene od nanowires izgrađenih virusima - Angela Belcher na MIT-u radi na tome, a predsjednik Obama toliko je uzbuđen tehnologijom da se s njom susreo. (Pogledajte "Invisible Engineers".) Laboratorija Hewlett-Packard, koju je vodio nanotehnološki Stan Williams, upravo je najavila partnerstvo sa tvrtkom Shell na razvoju ultraosjetljivih uređaja za otkrivanje nafte; u načelu mogu registrirati pomake nanojesera u zemlji uzrokovani kretanjem u naftnim poljima. Williams proizvod naziva "središnjim živčanim sistemom za zemlju."
Izgledi za svijet koji se fundamentalno mijenja zbog nanotehnologije još su više sanjivi nego stvarni, ali stručnjacima se mogućnosti čine gotovo beskonačnim. Znanstvenici su stvorili nanostrukture koje se mogu samostalno sastaviti, što znači da se mogu oblikovati u veće objekte s malim ili nikakvim vanjskim smjerom. Jednog dana bi se ti minutni objekti teoretski mogli ugraditi u stroj koji stvara više nanočestica. IBM već koristi tehnike samo-sklapanja za proizvodnju izolacije u računalnim čipovima. Centar na MIT-u pod nazivom Institut za vojničke nanotehnologije radi na neuništivom borbenom oklopu koji može reagirati na kemijsko oružje.
"Kamo god pogledate", kaže Whitesides, "vidite komade i svi su usmjereni u različitim smjerovima."
Whitesides ne zna točno kako je dospio ovamo. Ovdje je Harvard, ovaj laboratorij, ovaj život. Odrastajući u malom gradu Kentucky, sin domaćeg proizvođača i kemijskog inženjera, zaglavio je u školi. Jednog dana učiteljica je nazvala roditelje i rekla da bi voljela s njima razgovarati o njihovom sinu. Srce im je potonulo. "" Što je sada napravio mali gad? "" Whitesides se sjeća reakcije svojih roditelja.
Učiteljica je rekla: "Morate svog djeteta izvući odavde. Dogovorio sam mu se da ide u Andover. "
"Nikad nisam čuo za Andover", kaže Whitesides sada iz elitne pripremne škole u Massachusettsu. "Nisam ni znao što je to. Nisam znao gdje je Nova Engleska. "
A onda je, nekako, završio na Harvardu. "Ne sjećam se čak da sam se ovdje prijavila. Upravo sam u nekom trenutku dobio pismo u kojem me prihvaća. Pretpostavljam da sam ovdje došla slučajno. "
Zatim je diplomirao na Kalifornijskom tehnološkom institutu. U odjeljku s priznanjima doktorske disertacije zahvalio se svom savjetniku Johnu D. Robertsu za "njegov smjer i indirektnost pacijenta". Većina diplomiranih studenata cijeni smjer mentora, kaže Whitesides. - U mom slučaju, uopće me nije uputio. Mislim da ga nisam vidio u godinama kada sam bio tamo, ali imali smo lijepu vezu. "
Whitesides je predavao na MIT-u gotovo 20 godina prije dolaska 1982. na Harvard, gdje je nešto rijetkost. Za početak je praktični kapitalist. To ga fokusira na aplikacije u stvarnom svijetu, čemu se ne sviđaju svi njegovi kolege, prema Mara Prentiss, profesorici fizike s Harvarda koja s njim predaje tečaj nanotehnologije. "Georgeu se mnogi dive, ali ne cijene svi njegov stil", kaže ona. Čini se da Whitesidesa nije briga. "Pretpostavljam da je tamo vani", kaže on o bilo kakvoj animoznosti. Ali ima vrlo malo vremena za one koji misle da je pojavljivanje na CNN-u ili pokretanju tvrtki neprozirno. Kaže da mogu „samo uzeti iglu za pletenje i staviti je ovdje“ - pokazuje u nos - „i gurnuti je“.
Tom Tritton, predsjednik Fondacije za kemijsku baštinu, povijesnu i obrazovnu organizaciju u Philadelphiji, kaže ako pitate nekoga tko je na tom popisu da uđe među tri najbolja svjetska kemičara, Whitesides će napraviti svaki popis. „Čista širina njegovog intelekta je zapanjujuća“, kaže Tritton. Nakon što su primili najvišu nagradu zaklade, zlatnu medalju Othmer, Whitesides su proveli dan sa srednjoškolcima u gradu. Tritton kaže da je jedan student kasnije ponudio ovo zapažanje: "On je možda znanstvenik, ali stvarno je cool."
U osnovi gotovo svega što Whitesides čini je kontradikcija: on radi u složenim područjima fizike, kemije, biologije i inženjerstva, koristeći složene alate - mnogi ljudi nikada nisu imali mikroskop atomske sile - a on je opsjednut jednostavnošću. Zamolite ga za primjer jednostavnosti, a on će reći: „Google.“ On ne znači da trebate Googleu riječ „jednostavnost“. Misli na Googleovu početnu stranicu, rezervni pravokutnik na bijelom polju u koji ulaze milioni ljudi utipkajte riječi da biste pronašli informacije na Internetu. Whitesides je osakaćen ovom kutijom.
"Ali kako to djeluje?", Kaže on. Zaustavlja se, udišući dah. On se nagne naprijed u svojoj stolici. Oči mu postanu velike. Čelo mu ide prema gore, a s njim i vrlo velike naočale. Ovo je George Whitesides uzbuđeno.
"Počinjete s binarnim, a binarni je najjednostavniji oblik aritmetike", kaže on o sustavu broja i nula koji se koriste za programiranje računala. Zatim kreće u improvizirani povijesni vođeni obilazak sklopki, tranzistora i integriranih krugova prije nego što se konačno vrati u Google, "koji poprima ideju tako nevjerojatne složenosti - da organizira sve informacije čovječanstva - i stavi ga u ovu sitnicu, u kutija."
Ideja koja stoji iza Googlea - ubacivanje ogromnih zaliha znanja u elegantan mali paket - također je ideja koja stoji iza stvari koju Whitesides sada drži u ruci, takozvanog laboratorija na čipu koji nije veći od poštanske marke, koji je dizajniran. dijagnosticirati razne bolesti s gotovo preciznošću suvremenog kliničkog laboratorija.
Namijenjen je zdravstvenim radnicima u udaljenim dijelovima zemalja u razvoju. Na žig će staviti kap pacijentove krvi ili urina; ako je bolest jedna od 16 ili tako da je pečat prepoznao, promijenit će boju prema nevolji. Tada zdravstveni radnik, ili čak pacijent, može fotografirati pečat mobitelom. Slika se može poslati liječniku ili laboratoriju; jednog dana možda bi računalni program mogao omogućiti mobitelu da postavi previdnu dijagnozu.
"Za liječenje bolesti prvo morate znati što liječite - to je dijagnostika - a zatim morate nešto poduzeti", kaže Whitesides u standardnom govoru koji govori o tehnologiji. „Dakle, program u koji smo uključeni je nešto što nazivamo dijagnostikom za sve ili nulta troškovnom dijagnostikom. Kako pružate medicinski relevantne podatke po što bližem nultom trošku? Kako to radiš?"
Počinješ s papirom, kaže on. Jeftin je. Apsorbira. Lako se boji. Da bi papir pretvorio u dijagnostički alat, Whitesides ga vodi kroz pisač s voskom. Pisač rastopi vosak na papir kako bi stvorio kanale s molekulama veličine nanometra. Te molekule reagiraju s tvarima u tjelesnim tekućinama. Tekućina se "distribuira u te različite bušotine, ili rupe i pretvara boje", objašnjava Whitesides. Zamislite test trudnoće. Pečat koji u jednom uglu postaje plav, može otkriti jednu dijagnozu; uzorak drugih boja dijagnosticirao bi drugu. Trošak izrade dijagnostičkih markica iznosi 10 centi za svaki, a Whitesides se nada da će ih učiniti još jeftinijima. Gotovo svaki napredni mobitel s kamerom mogao bi se programirati za obradu slike marke.
"Whitesides radi ovaj sjajan posao doslovno koristeći papir", rekao je Bill Gates prije dvije godine. "I, znate, toliko je jeftino i tako jednostavno, zapravo bi moglo izaći i pomoći pacijentima na ovaj dubok način." Jeftino i jednostavno: Plan Whitesides-a točno. Osnovao je neprofitnu grupu Diagnostics for All, kako bi tehnologiju donio zemljama u razvoju. Fondacija Bill & Melinda Gates ulaže u tehnologiju za mjerenje rada jetre, test potreban da se osigura da moćni lijekovi protiv AIDS-a i tuberkuloze ne oštete jedan od najvažnijih organa u tijelu. Trenutačno je testiranje jetre u izoliranim dijelovima svijeta općenito preskupo ili previše logistički teško, ili oboje. Također se razvija pečat Whitesidesa kako bi se utvrdio uzrok groznice nepoznatog porijekla i identificirali infekcije. Prototip žiga funkcije jetre testira se u laboratoriju, a rani rezultati, kaže Whitesides, više su nego obećavajući. Čip će početi podvrgavati terenskim testiranjima kasnije ove godine.
Šetajući pozornicom u Bostonu - rijedak događaj koji govori kod kuće - Whitesides, u kaputi ribara, iznosi svoje viđenje načina na koji će se izum koristiti, ponekad i na bezakonskim mjestima: „Moje viđenje budućnosti zdravstvenog radnika nije liječnik, ali 18-godišnjak, inače nezaposlen, koji ima dvije stvari. Ima ruksak pun ovih testova, lancetu za povremeno uzimanje uzorka krvi i AK-47. A to su stvari koje ga zadrže kroz dan. "
To je jednostavno rješenje za kompliciranu situaciju, na mjestu koje je daleko od Harvarda, ali rad na pečatu u laboratoriju je upravo tamo gdje Whitesides želi biti. "Ono što želim učiniti je riješiti probleme", kaže on, vraćajući se u laboratoriju, držeći svoj laboratorij na čipu. "A ako je nano pravi način rješavanja problema, upotrijebit ću ga. Ako je nešto drugo na pravi način, upotrijebit ću to. Nisam ljubitelj nanotehnologije. Ja zapravo nisam revnosnik ni za što. "Osim, to je za unošenje smisla u stvari koje nitko ne može vidjeti. Njegov bi rad mogao potisnuti nevjerojatno malu arhitekturu nanotehnologije u arhitekturu svakodnevnog života.
Michael Rosenwald pisao je o potrazi za novim virusima gripe za emisiju Smithsonian iz siječnja 2006. godine.
Na vrlo malim mjerilima, najčešće materijale "ispadaju tako strano", kaže George Whitesides, držeći prototip dijagnostičkog čipa. (Paula Lerner / Fotografije Aurore) 
Polimerni okviri dugački su nekoliko tisuća nanometara oko još tiniernih polimernih sfera. (Felice C. Frankel) 
Ugljikove nanocjevčice, prikazane u računalno generiranom modelu, najjači su i najjači materijali ikad stvoreni - iako se ugljikovi atomi cijevi međusobno drže pomoću kemijskih veza koje se nalaze u olovnoj olovci. (Felice C. Frankel) 
Čudne strukture nanočestica nazvane "kvantne točkice" emitiraju obojena svjetla i ne blijede. Ovdje su prikazane kvantne točke koje boje strukture u stanicama. (Felice C. Frankel) 
Jednostavno i jeftino je ono što Whitesides želi biti svojim izumima nanotehnologije. Ovaj laboratorij na papirnom žigu može se koristiti za testiranje rada jetre. (Paula Lerner / Fotografije Aurore) 
Unatoč prividnom kaosu u njegovom laboratoriju, "navikli smo izrađivati strukture s preciznošću u nanometralnoj skali i znamo gdje je svaki atom", kaže Whitesides, ovdje prikazan zajedno sa znanstvenikom Patrickom Beattieom za razvoj proizvoda. "To radimo za život." (Paula Lerner / Fotografije Aurore)
