Pieni suuri nano
Nano Nano on latinaa ja tarkoittaa kääpiötä. Nanoteknologia on yleisnimitys erittäin pienen mittakaavan teknologialle. Siinä toimitaan atomi-, molekyyli- ja makromolekyylitasolla, jossa etäisyydet vaihtelevat yhdestä nanometristä sataan nanometriin (1 100 nm). Yksi nano merkitsee miljardisosaa. Nanometri on siis metrin miljardisosa eli millimetrin miljoonasosa. Ihmisen hius on paksuudeltaan noin 80 000 nanometriä. Pääkirjoitus Lupauksesta kasvoi teollisuuden uudistaja Sisältö Pääkirjoitus 3 Nanoteknologia uudistaa perinteisiä aloja 4 Suomi satsaa nanoon 6 Yhteistyötä yli rajojen 8 Nanoteknologia avain teollisuuden innovaatioihin 10 Nano on jo arkea 12 Entä turvallisuus? 14 Suomen nanobrändi 16 Nanoteknologian suuri esiinmarssi alkoi vuosituhannen vaihtuessa. 1980-luvulla kehitetyt pyyhkäisyelektronimikroskooppi ja atomivoimamikroskooppi olivat mahdollistaneet metrin miljardisosan kokoisten nanorakenteiden tunnistamisen. Todellisen lähtölaukauksen koko nanomittakaavan ja samalla nanoteknologian hyödyntämiselle antoi Yhdysvaltain nanoteknologia-aloite, jonka presidentti Clinton allekirjoitti vuonna 2001. Samanaikaisesti myös muut kehittyneet taloudet kasvattivat rahoitusta nanoteknologian kehittämiseen. Nanoteknologiaan suunnattu kokonaisrahoitus oli vuonna 2008 jo 19 000 miljardia dollaria. Tekesin vuonna 2005 käynnistämällä FinNano-ohjelmalla haluttiin varmistaa, että suomalainen nanotiede ja -teknologia pysyvät mukana kansainvälisessä kilpajuoksussa. Suomen Akatemian FinNano-tutkimusohjelman käynnistyminen vuotta myöhemmin ja opetusministeriön Nanotieteen keihäänkärjet Suomessa -ohjelma nostivat yhdessä Tekesin ohjelman kanssa suomalaisen julkisen rahoituksen tasolle, joka antoi vähimmäisedellytykset kehittää uusia ja parempia tuotteita ja prosesseja tärkeimmille teollisuudenaloille. Suomi keskittyi muutamaan avainalueeseen ja kansainväliseen yhteistyöhön. Nyt olemmekin kansainvälisesti haluttuja yhteistyökumppaneita, mistä ovat osoituksena Suomen ja Kiinan välinen NAMI-nanoteknologian yhteistyö sekä Venäjän Rusnanon ja työ- ja elinkeinoministeriön laaja nanoyhteistyö. Suomessa on toimiva yritysten, yliopistojen ja tutkimuslaitosten verkosto sekä kehittynyt nanokarakterisointilaitteisto ja tieteellinen laskentakapasiteetti. OSKE nanoteknologian klusteriohjelma on tehnyt omalta osaltaan merkittävää työtä verkostojen rakentamisessa ja kansainvälistämisessä. Nanoteknologian ensimmäinen vuosikymmen on ollut taloudellisen kasvun ja suurten muutosten aikaa. Viestintäteknologian ja internetin vallankumous on mullistanut tiedon käsittelyn ja välittämisen. Kukapa olisi FinNanoohjelman alkaessa uskonut, että markkinoilla on nyt 28 nanometrin viivanleveyden prosessoreita, tai että suomalaiset nanoteknologiayritykset saavat toiseksi eniten riskipääomarahoitusta heti ohjelmistoyritysten jälkeen. Nanoteknologia on avannut uusia kestävän kehityksen ratkaisuja, kuten vähän energiaa kuluttavat led-valaisimet ja näyttölaitteet sekä uudet aurinkoenergia- ja polttokennosovellukset. Suomalainen ohutkalvo- ja pinnoitusteknologia on maailman huippua. Meillä on osaamista nanomateriaaleissa ja nanofotoniikassa. Suomen metsistä saadaan nanoselluloosaa, josta tutkijat kehittävät uusia sovelluksia. Tässä julkaisussa kerrotaan kiehtovista suomalaisista nanoteknologian saavutuksista, jotka tarjoavat kilpailukykyisiä ratkaisuja asiakkaille ympäri maailmaa. Nanoteknologia on mahdollistava ja yleiskäyttöinen teknologia, joka luo pohjaa tärkeiden teollisuudenalojen uudistumiselle ja uusien yritysten, tuotteiden ja markkinoiden synnylle. Markku Lämsä Tekesin FinNano-ohjelman päällikkö 2 3
Nanoteknologia uudistaa perinteisiä aloja Nanoteknologia on tärkeimpiä pääteollisuudenaloja poikkileikkaava perusta, joka rakentuu korkeatasoisesta osaamisesta niin fysiikan, kemian, bioteknologian, materiaaliteknologian kuin insinööritieteiden alalla. Nanoteknologia tukee teollisuutta, luo uutta liiketoimintaa ja tuo konkreettisia uusia tuotteita ja sovelluksia kaikille teollisuuden aloille. Energia ja ympäristö Nanoteknologia luo kestäviä ratkaisuja aiempaa puhtaammin ja tehokkaammin: ympäristöystävällisiä materiaaleja, aurinko- ja polttokennoja, energiatehokkaita ratkaisuja Puhtautta ja tehokkuutta uusia ominaisuuksia Informaatio- ja viestintäteknologia (ICT) Uudet tuotteet ja teknologiat vauhdittavat kaupallista kehitystä ja tarjoavat uusia liiketoimintamahdollisuuksia: fotoniikkaa, mobiileja ratkaisuja, integroituja sensoreita, painettavaa teknologiaa, ympäristön mittausta Rakennusala Uudet nanomateriaalit tuovat hyötyä rakenteisiin: betonia ja terästä räätälöidyin ominaisuuksin, likaantumattomia, itsestään korjautuvia ja puhdistuvia pintoja, älykkäitä ikkunoita Uusia materiaaleja Moderni materiaaliteknologia jäljittelee luonnon kykyä luoda ja varioida olosuhteisiin mukautuvia materiaaleja. Uudenlaiset synteettiset materiaalit syntyvät yhdistämällä ennakkoluulottomasti esimerkiksi insinööritieteitä, biologiaa ja lääketiedettä. Menestys tuotekehityksessä perustuu käyttäjälähtöiseen ja teollisuuden tarpeisiin pohjautuvaan tutkimukseen. Reijo Munther, Tekes UUDISTUMISTA HOITOJA JA LÄÄKKEITÄ Edistyksellisyyttä Metsäala Nanosovellukset avaavat uusia markkina- ja kasvualueita: puupohjaisia nanomateriaaleja, tehostettuja tuotantoteknologioita, älykkäitä käyttäjäratkaisuja Terveys ja hyvinvointi Bioteknologian, materiaalien ja ICT:n osaamisen yhdistäminen tarjoaa uusia mahdollisuuksia: nanopartikkeleita diagnostiikkaan, biomateriaaleja lääketieteeseen, täsmälääkkeitä Metalliteollisuus Nanokoon materiaalit ja prosessit mahdollistavat läpimurtoja: kevyitä rakennusmateriaaleja, tuotteiden ja automaation älykkäitä ratkaisuja Nanoteknologian lyhyt historia: 1950-luku: atomitason laitteita ideoidaan 1981: tunnelointimikroskooppi mahdollistaa atomitason kolmiulotteisen havainnoinnin 1991: hiilinanoputket havaitaan ja niiden rakenne selvitetään 2000-luku: nanoteknologian tutkimus ja kehitys nopeaan kasvuun maailmanlaajuisesti 1974: termi nanoteknologia ensimmäistä kertaa käytössä 1986: pallomaiset hiilimolekyylit eli fullereenit keksitään 1990-luku: ensimmäiset kuluttajille suunnatut nanoteknologian tuotteet tulevat kaupan hyllyille 4 5
Suomi satsaa nanoon istockphoto Suomi on panostanut nanoalan tutkimukseen ja tuotekehitykseen määrätietoisesti 1990-luvulta alkaen. Suhteutettuna T&K-kokonaispanostuksiin olemme samassa kastissa kuin muut edelläkävijämaat, vertaa nanoteknologiaan liittyviä hankkeita OECD:ssä vetänyt vanhempi konsultti, PHD Christopher Palmberg Advansis Oy:stä. Kehitystä ovat vauhdittaneet etenkin Tekesin ja Suomen Akatemian nano-ohjelmat. Ne ovat tarjonneet rahoitusta ja ovat samalla luoneet konsensusta, keskustelua ja verkostoja. Tutkimuksen ja yritysten vuorovaikutus on tiivistynyt, ja mukaan on saatu myös suuryrityksiä. Yhteistyö Venäjän ja Kiinan kanssa on käynnistynyt lupaavasti. Suomen osuus nanoalan t&k-panostuksista maailmalla on kuitenkin vain 0,6 prosentin luokkaa. Markkinaehtoisen riskirahoituksen osuus on noin 0,1 % BKT:stä, kun vastaava luku esimerkiksi Israelissa on 2,7 % ja Yhdysvalloissa 0,3 % (2007). Huippuosaamista tiukkaa kilpailua Pienuudestaan huolimatta Suomella on nanoalalla paljon annettavaa, Christopher Palmberg sanoo. Varsinkin tiede- ja teknologiapuolella maassa on huippuosaamista, esimerkkeinä nanofotoniikka ja ohutkalvoteknologia (ALD). Innovaatioita on saatu myös markkinoille. Mutta kilpajuoksu on kovaa: erittäin vahvoja tutkimuslaitoksia ja klustereita on muuallakin maailmassa, kuten Tanskassa, Belgiassa, Ranskassa, Sveitsissä, Kiinassa sekä erityisesti Yhdysvalloissa ja Japanissa. Kaupallistamisessa hallitsevat Yhdysvallat, Japani ja suuret Euroopan maat. Täällä suurin haaste on saada osaaminen kaupallistettua ja vietyä maailmalle. Maailman valloittaminen Suomesta käsin on vaikeaa etenkin pienelle yritykselle. Perinteiset alat viennin vetureiksi? Palmberg uskoo, että Suomi pääsisi nopeimmin nanoalan eturintamaan ennestään vahvojen osaamisalojen ja tunnettujen yritysten kautta. Metsäsektori, metalliala, ICT ja Nokia, kemian alan yritykset, ympäristöteknologia... Niillä on jo valmiiksi kilpailuetua. Ne voisivat olla Suomen erityisvahvuus, samoin kuin yhteistyö Venäjän kanssa. Osaamista ja mahdollisuuksia on. Kyse on ennen muuta siitä, haluavatko perinteiset yritykset tarttua nanoon ja onnistuvatko ne siirtämään teknologiaa yliopistoista ja tutkimuslaitoksista kaupalliseen tuotantoon. Nanoteknologian t&k-panostusten prosenttiosuus tutkimuksen ja tuotekehityksen kokonaismenoista vuonna 2006 (OECD 2009). 6 7 Sveitsi Portugali Englanti Norja Yhdysvallat Suomi Japani Itävalta Tanska Saksa Ranska Korea Belgia Irlanti Hollanti 0,10% 0,22% 0,25% 0,37% 0,39% 0,40% 0,44% 0,47% 0,49% 0,56% 0,78% 0,98% 1,05% 1,33% 1,74%
Miksi nanoteknologian yhteistyö Suomen kanssa on kiinnostavaa? Mitkä suomalaisen nanoteknologian alueet tai tuotelinjat edustavat maailmanlaajuista huippuosaamista? Mitä suomalaiset voivat tarjota maailmalle nanoteknologian ja siihen perustuvan liiketoiminnan alueella? Mitä odotatte tulevalta yhteistyöltä Suomen kanssa? Yhteistyötä yli rajojen Suomen pitkäaikaisia kumppaneita nanoteknologian tutkimuksessa ja tuotekehityksessä ovat Russian Corporation of Nanotechnologies -yhtiö (RUSNANO) Venäjällä ja Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics (SINANO) Kiinassa. istockphoto Anatoly Chubais Chief Executive Officer Russian Corporation of Nanotechnologies (RUSNANO) Nanoteknologia on valittu sekä Venäjällä että Suomessa yhdeksi huipputeknologian kehittämisen strategisista osa-alueista. Suomella on tällä ja muilla innovaation alueilla paljon kokemusta strategisten tavoitteiden saavuttamisesta julkisen ja yksityisen sektorin yhteistyön avulla. Tämän vuoksi Suomi on yksi maailman kilpailukykyisimmistä maista. Suomen kansallinen innovatiivisen talouden ja tietämyksen siirtämisen malli on yksi maailman tehokkaimmista. Kehitystyötä tekevät laitokset, kuten Sitra, Tekes, Teollisuussijoitus ja teknologiakeskukset, kuten VTT, ovat siirtäneet tutkimus- ja kehitystyön tuloksia tehokkaasti markkinoille. On hyvin tärkeää hyödyntää tätä kokemusta Venäjällä. RUSNANO pitää Suomea ensisijaisena nanoteknologia-alan kehitysprojektien kumppanina. Olemme valmiit tukemaan nanoteknologiaprojekteja, jotka johtavat sellaisten tuotteiden valmistamiseen, joita voidaan myydä sekä Venäjän että Suomen markkinoilla. Mielestämme suomalaisilla on maailmanlaajuinen etulyöntiasema useilla nanoteknologian avainalueilla. Näitä ovat nanoelektroniikka ja nanofotoniikka, uusiutuvat energianlähteet, rakentamisessa käytettävät nanomateriaalit ja paperiteollisuuden nanoteknologiasovellukset. RUSNANO rahoittaa jo VTT:ltä lähtöisin olevan OptoGan-yrityksen projekteja. OptoGan tuottaa kehittyneitä galliumnitridiin pohjautuvia led-valoja. Haluamme ehdottomasti lisää samantyyppisiä projekteja. Suomalais-venäläisen innovaatioyhteistyön erityispiirre on osapuolten välinen lyhyt välimatka. Odotamme, että RUSNANO ja Teollisuussijoitus solmivat yhteisen nanoteknologiaprojektien rahoitussopimuksen. Uskon, että suomalaisia kumppaneitamme kiinnostaa kehittää Venäjälle tuotantolaitoksia, joiden avulla on mahdollista valloittaa Venäjän markkinat ja laajentaa tuotantoa maailmanmarkkinoita varten. Haluamme RUSNANOn rahoi- tettavaksi entistä useampia sovelluksia Suomesta, mutta haluamme myös kehittää yhteistyössä uusia infrastruktuureja ja koulutusprojekteja nanoteknologian alalla. Olemme rekisteröineet virallisesti viisi sovellusta suomalaisyrityksiltä. Olen varma, että kahdenvälinen innovaatioyhteistyö vahvistuu ja projektien määrä kasvaa. Liwei Chen Vice Director, Professor Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics (SINANO) Chinese Academy of Science Suomalainen nanoteknologia on vakuuttanut meidät käytännöllisyydellään ja sovellettavuudellaan. Myös teknologiansiirtoprosessi on tehokas. VTT on yksi SINANOn ensimmäisistä kansainvälisistä yhteistyökumppaneista. Suomen ja SINANOn varsinainen yhteistyöhanke liittyy termisen ruiskutuksen pinnoitusmenetelmään, joka on kehitetty Suomessa laivanrakennusteollisuutta varten. Yhteistyössä suomalaisen kumppanimme kanssa hyödynnämme tätä teknologiaa esimerkiksi sähköjohtojen ja teräksen pinnoitukseen. Nanoteknologian liiketoiminta on vielä uutta maailmanlaajuisesti. Sen vuoksi mikään yksittäinen valtio ei toistaiseksi hallitse markkinoita. Suomen panos alan teollisuuteen on jo nyt valtava erityisesti ALD-teknologian (atomikerroskasvatus, atomic layer deposition) keksimisen ansiosta. Uskon, että Suomella on paljon tarjottavaa nanoteknologialle myös tulevaisuudessa. Toivomme jatkuvaa vuorovaikutusta, jotta tunnistaisimme toistemme vahvuudet ja löytäisimme uusia yhteistyömalleja. Sitä kautta voimme rakentaa nykyisiin projekteihimme perustuvaa pitkäaikaista yhteistyötä. Kiinnostavia alueita ovat nanoelektroniikan ja nano-optoelektroniikan laitteet. 8 9
Nanoteknologia avain teollisuuden innovaatioihin Perinteiset suomalaiset pääteollisuudenalat hakevat nanoja materiaaliteknologiasta välttämätöntä uudistumista. Suurin osa nanoteknologiaa hyödyntävistä yrityksistä toimii kemianteollisuudessa, ICT-alalla ja terveys- ja hyvinvointisektorilla. Nanoteknologiaa käyttävien yritysten määrä on kasvanut kaikilla Suomen teollisuuden avainaloilla, ja on syntynyt myös kokonaan uutta liiketoimintaa. Suomi on maailman kärkimaita uusien nano- ja materiaaliteknologiaa hyödyntävien sovellusten kehittämisessä. Monet alan sovellukset ovat edenneet tutkimuksesta kaupallistamisvaiheeseen, mikä tarjoaa suomalaisille yrityksille mahdollisuudet luoda uutta liiketoimintaa ja menestyä kansainvälisessä kilpailussa. Tarvitaan myös globaalit verkostot sekä yhteistyötä asiakkaiden, tutkimuslaitosten ja muiden kumppaneiden kanssa. Tekesin FinNano-ohjelmassa on luotu visiot nanoteknologian hyödyntämismahdollisuuksista suomalaisessa elektroniikka-, metsä- ja kemianteollisuudessa sekä nanobioteknologiassa. Visiotyöryhmiin on osallistunut suomalaisten avainteollisuusalojen yritysten edustajia ja alan johtavia tutkijoita. Lähde: Nanoteknologia suomalaisessa yrityskentässä -selvitys, Spinverse Oy Nanoteknologiatutkimusta voidaan suunnata vastaamaan globaaleihin haasteisiin kehittämällä uusia ratkaisuja terveydenhuoltoon, ympäristöteknologiaan, kestävään tuotantoon ja energiateknologiaan. Nanoteknologiaa on mahdollista hyödyntää uusien, aiempaa helpommin kierrätettävien tai biohajoavien elektronisten materiaalien kehitykseen. Sitä voidaan myös käyttää tulevaisuuden materiaalien ja tuotteiden energiakulutuksen optimointiin ja minimointiin. Lisäksi voidaan luoda nanomateriaaleihin perustuvia ratkaisuja, jotka auttavat meitä ratkaisemaan tulevien vuosikymmenien ympäristöhaasteita. Nanoteknologia voi olla yksi keskeistä ratkaisuista kestävää tulevaisuutta rakennettaessa. Elämme nyt nanoteknologian esiintulon ensivaihetta todellisissa loppukäyttäjä- ja kuluttajasovelluksissa. Nanoteknologian käyttöönottoa nopeuttamaan tarvitaan nanomateriaaleja ja nanoteknologiaa kontrolloivia sääntöjä ja käytäntöjä. Sekä kansalliset että kansainväliset aloitteet ovat tärkeitä. Mainitsemani kuluttajahyödyt ja konkreettiset sovellukset voivat osaltaan vauhdittaa nanoteknologian tutkimusta ja kehitystä. Avoimella innovaatiolla voi olla merkittävä rooli nanoteknologian ja siihen perustuvien tuotteiden kehitykselle; tarvittavan osaamisen yhdistely vaatii akateemisten tahojen ja yritysten uudenlaista yhteistyötä. Jorma Ollilan puhe 6.10.2009 Second Nanotechnology International Forum, Moskova istockphoto Suomessa oli vuonna 2009 jo yli 200 nanoteknologiaa hyödyntävää yritystä. Vuonna 2013 nanoteknologiasta syntyvän liikevaihdon ennustetaan olevan Suomessa 1,3 miljardia euroa. Alan arvioidaan työllistävän 11 000 12 000 henkilöä. Olemme seuranneet nanoteknologian tutkimusta ja kehitystä vuodesta 2004 asti. Tänä aikana on vuosien määrätietoisen työn jälkeen siirrytty nanoteknologian kehittämisestä sen kaupallistamiseen. Suomen johtavat teollisuusyritykset ovat tunnistaneet alan merkityksen tulevan kilpailukyvyn kannalta ja käynnistäneet mittavia t&k-ohjelmia. Nanoteknologiaa kehittävät suomalaisyritykset ovat hakeutuneet mukaan kansainvälisiin arvoketjuihin, mikä tulee olemaan avain menestykseen. Jatkossa tulemme näkemään syntyneisiin osaamisen keihäänkärkiin perustuvia mullistavia läpimurtoja. Ne uudistavat perinteistä teollisuutta ja mahdollistavat uusien liiketoiminta-alueiden kasvua. Pekka Koponen, toimitusjohtaja, Spinverse Oy 10 11
Otsikoita suomalaisesta mediasta Nanoteknologia käy melkein mihin vain 9.11.2006 Nanoteknologia leviää riskeistä huolimatta 14.3.2006 Nano tekee maalin 5.5.2006 Nano mullistaa ehkä 23.11.2006 Nano on jo arkea Nanoteknologia helpottaa ihmisten elämää monin tavoin jo tänä päivänä. Nano vain on piiloutunut tavallisen oloisiin tavaroihin. Sovelluskohteita löytyy akuista täsmälääkitykseen ja älykkäistä materiaaleista rullattaviin näyttöihin. Tutkijoiden mukaan kehitys on vasta alussa. Nanoteknologia pelottaa vaikka siitä ei mitään tietäisi 12.3.2007 Nano tulee oletko valmis? 15.12.2008 Kodin nanoteknologia esittäytyy asuntomessuilla 27.7.2009 Nanotekniikka korjaa rikkoutuneet kännykät itsestään 15.9.2009 Nanotekniikka muuttaa kopiopaperin tehokkaaksi akuksi 9.12.2009 Nanoteknologia mullistaa lääkeannostelun 9.2.2010 Muistia ilman virtaa 25.1.2010 200 kertaa lujempaa kuin teräs 24.2.2010 Nanotekniikka panee torjunta-aineet kapseliin 11.1.2010 Suolavedestä juotavaa nanoteknologian avulla 21.3.2010 Urheiluvälineiden valmistajat tarttuivat ensimmäisten joukossa uusien materiaalien suomiin mahdollisuuksiin. Niinpä kevyillä ja kestävillä hiilinanoputkilla vahvistettuja jääkiekkomailoja, tennismailoja, suksia ja muita välineitä on ollut saatavilla jo pitkään. Suksien voitelukin on jäämässä historiaan. Itsepuhdistuvat ikkunat tarvitsevat vain auringon valoa ja sadetta puhdistuakseen. Nanokäsitelty kangas hylkii likaa ja kosteutta, ja älyvaate havainnoi ympäristöään. Nanopinnoitteet hylkivät likaa ja estävät bakteerien kasvua kuukausia tai vuosia. Helsingin keskustassa nanopinnoitusta käytetään jopa vähentämään katukiveyksen likaantumista. Elektroniikka-alan näkymät ovat huikeat. Jo nyt markkinoilla on tietokoneita, joiden prosessorit valmistetaan nanoteknologiaa hyödyntäen. Tulevaisuudessa matkapuhelin voi olla käyttäjänsä muotoilema, sillä nanoteknologian avulla materiaalista saadaan joustavaa ja helposti muunneltavaa. Nokian Eurolab-tutkimuskeskuksen johtaja Tapani Ryhänen onkin todennut, että uudet innovaatiot ovat yhdistelmä taidetta ja tiedettä. Sovelluksia kaikkialla Myös terveydenhuollossa ja lääketieteessä nanoteknologialta odotetaan paljon. Tuoko nano apua esimerkiksi syövän hoitoon? Sairaalahygieniaa se ainakin parantaa. Aurinko-, tuuli- ja bioenergian hyödyntäminen, veden puhdistus, ilman puhdistus, valaistus. Mahdollisuuksia on lähes rajattomasti. 12 13 rodeo
Entä turvallisuus? Mitä turvallisuuskysymyksiä nanoon liittyy? Nanomateriaalien mahdolliset terveys-, turvallisuusja ympäristöriskit pitää huolellisesti kartoittaa ja tutkitun tiedon pohjalta kehittää jo olemassa olevan lainsäädännön toimeenpanoa. Kansainvälisten asiantuntijaorganisaatioiden mukaan erillisen nanoteknologiasäädännön laatiminen ei kuitenkaan ole tarkoituksenmukaista. Kaikilla sektoreilla, joilla nanoteknologiaa aiotaan soveltaa, on jo olemassa peruslainsäädäntö liittyen turvallisuuskysymyksiin. Tähän säädäntöön ollaan tekemässä nanoteknologian edellyttämiä lisäyksiä ja tarkennuksia. Turvallisuus on keskeinen tutkimusaihe Vastuullinen nanoteknologia on turvallista. Riskejä tulee myös punnita suhteessa hyötyihin. Kokonaisuuden kannalta on tärkeää hyödyntää nanoteknologian tarjoamat mahdollisuudet, joita tarvitaan suurten globaalien ongelmien ratkaisemiseen. Teknologian kehittämisen rinnalla turvallisuus on alan keskeinen tutkimusaihe. Suomi työskentelee yhdessä Euroopan unionin ja muun kansainvälisen yhteisön kanssa nanoteknologian turvallisuuteen liittyvissä kysymyksissä. Nanoteknologian turvallisuus on työntekijöiden, kuluttajien, ympäristön ja teollisuuden yhteinen etu. Markku Lämsä, Tekes 14 15 istockphoto
Vahvoja osaamisaloja kasvavia yrityksiä Materiaalit kehityksen kärjessä Nanofotoniikkaa monella rintamalla Suomen nanobrändi Suomeen on syntynyt useita merkittäviä nano-osaamiskeskittymiä tutkimusryhmineen ja yrityksineen. Nanomateriaaleihin on panostettu paljon, ja suuri osa kaupallisista sovelluksista on materiaalipohjaisia. Myös nanofotoniikassa on päästy pitkälle. Nanoteknologian kärki-innovaatioihin kuuluvat nanohiilet ja erityisesti hiilinanoputket, joiden sovellukset ulottuvat urheiluvälineistä akkuihin, aurinkokennoihin, kosketusnäyttöihin ja rakennusmateriaaleihin. Grafeenista odotetaan piin korvaajaa tulevaisuuden elektroniikassa. Suomeen on kehittynyt Euroopan mitassa ainutlaatuinen nanoputkien osaamisklusteri. Sen ydin on Aalto-yliopiston teknillisessä korkeakoulussa (TKK), jossa muun muassa syntyi professori Esko Kauppisen johdolla mullistava materiaalikeksintö, fullereenin ja nanoputket yhdistävä nanonuppu. Aktiivista nanoputkitutkimusta tehdään eri puolilla maata. TKK:n professori Päivi Törmä ryhmineen yhdisti hiilinanoputkitransistorit ALD-kasvatettuihin materiaaleihin (ALD, atomikerroskasvatus, atomic layer deposition). Saimme näin aikaan maailman nopeimman hiilinanoputkimuistin, jossa kirjoitusnopeus on jopa 10 000 kertaa aikaisempaa suurempi. VTT:llä panostetaan etenkin nanokomposiitteihin, nanopinnoitteisiin, nanohiukkasiin ja bionanomateriaaleihin, toteaa vanhempi tutkija Hans-Peter Hentze. VTT:n tutkimuksiin perustuu esimerkiksi Nicanti Oy:n kaupallistama tuotetunnistusratkaisu: alkuperäistuotteeseen painetaan sähköinen koodi, joka paljastaa tuotteen aitouden. Lääketieteessä lupaavia alueita ovat esimerkiksi funktionaaliset biomateriaalit ja nanohiukkasten käyttö lääkkeenkuljetuksessa. Nanosellusta uutta potkua metsäteollisuudelle? Nanofotoniikka tuo uusia mahdollisuuksia niin materiaalien muokkaukseen, energian tuotantoon, lääketieteeseen, tiedonsiirtoon kuin tiedon tallennukseen. Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) Optoelektroniikan tutkimuskeskuksen (ORC) toiminta ulottuu fysiikan perustutkimuksesta puolijohdelasereiden valmistukseen. Ainutlaatuista on tutkimuksen ja teollisuuden läheinen yhteistyö. Spin off -yritykset soveltavat ORC:n kehittämiä teknologioita ja hyödyntävät keskuksen prosessitiloja pilottituotannossa. Teknologiaa on ulkoistettu myös lisensoinnilla, kertoo TTY:n professori Tapio Niemi. TKK:n ja VTT:n Micronova-tutkimuskeskuksessa on vahvaa osaamista esimerkiksi led-tekniikassa, erikoiskuiduissa ja integroidussa optiikassa. Materiaalien lisäksi meillä osataan erilaisia valmistus- ja analysointimenetelmiä, mikä on mahdollistanut uusia komponenttiratkaisuja esimerkiksi ALD-teknologian hyödyntämisen kuitu-, grafeeni- ja yhdistepuolijohdekomponenteissa, kertovat professori Harri Lipsanen ja Finland Distinguished Professor Seppo Honkanen Aalto-yliopiston teknillisestä korkeakoulusta. Joensuussa toimiva Nanocomp Oy valmistaa mikro- ja nanofotoniikan tuotteita. Toimitusjohtaja Veli-Pekka Leppäsen mukaan yritys panostaa tulevaisuudessa ledeillä tapahtuvaan yleisvalaistukseen. istockphoto Selluloosalle löytyy uutta käyttöä, kun se jalostetaan nanokuiduiksi eli nanofibrilleiksi. Niillä voidaan muuttaa materiaalien rakennetta ja kehittää siten uudenlaisia sovelluksia ja tuotteita lähes mille tahansa alalle. Tutkimus- ja kehitystyö on hyvässä vauhdissa. Yritykset tulivat mukaan vuonna 2008, jolloin TKK, UPM ja VTT perustivat Espooseen Suomen Nanoselluloosakeskuksen. Keskuksessa työskentelee noin 40 tutkijaa. Tutkimuksen ja teollisuuden laaja, tasokas yhteistyö tällä alueella on kansainvälisesti ainutlaatuista, sanoo johtaja Timo M. Koskinen UPM:stä. Ensimmäiset sovellukset löytyvät metsäteollisuuden piiristä, esimerkiksi 16 erikoispapereista. Kaupallistamiseen päästäneen 4 5 vuodessa. 17 tty:n kuva-arkisto
18 canatu Canatu noteerataan maailmalla Canatu Oy kehittää hiilinanoputkista ja nanonupuista (NanoBud) uudenlaisia materiaaleja elektroniikan, optiikan ja energiateknologian tarpeisiin. Tärkeimpiä tuotteita ovat ohutkalvot, joita voidaan soveltaa esimerkiksi nestekidenäytöissä, aurinkokennoissa, kosketusnäytöissä ja monissa puolijohdekomponenteissa. Parempi suorituskyky, alempi hinta, pienempi ympäristökuormitus, luettelee toimitusjohtaja David Brown tuotteilla saatavia hyötyjä. Yrityksen tuotteet mahdollistavat myös seuraavan sukupolven taipuisat ja läpinäkyvät laitteet. Osaamisemme on herättänyt kaikkialla paljon kiinnostusta. Käymme paraikaa keskusteluja eri puolilla maailmaa toimivien yritysten kanssa. Teknillisestä korkeakoulusta (TKK) lähtöisin oleva Canatu valittiin vuonna 2010 voittajien joukkoon arvostetulle Red Herring 100 Global -listalle. Palkinto jaetaan vuosittain sadalle parhaalle teknologiayritykselle maailmassa. Nanonuppu, suomalainen materiaalikeksintö. Beneq Beneq Beneqin nhalo -teknologialla värjättyjä taidelaseja. Beneq tavoittelee globaalia menestystä Beneq Oy valmistaa nanotekniikkaa hyödyntäviä teollisia pinnoituslaitteita sekä kehittää sovelluksia ja erikoispinnoitteita teollisuuden tarpeisiin. Sovellusalueita ovat muun muassa aurinkoenergian talteenotto, lasin valmistus, lääketiede, painettu elektroniikka, taipuisat piirilevyt ja valaistus. Näkymät ovat hyvät. Maailmalla on paljon sovelluksia, joita ei pystytä tavanomaisin pinnoitusmenetelmin tekemään, ei pystytä tekemään kilpailukykyiseen hintaan tai ei ole vielä edes keksitty, arvioi toimitusjohtaja Sampo Ahonen. Beneqin ratkaisut perustuvat ALD-teknologiaan (atomikerroskasvatus, atomic layer deposition) ja yrityksen patentoimaan aerosoliteknologiaan (nhalo ja naero ). Johtavien pohjoismaisten cleantech-yritysten listalle valitun Beneqin tuotanto menee Eurooppaan, Aasiaan ja Yhdysvaltoihin. Tulevina vuosina yritys kasvaa alallaan globaalisti merkittäväksi laitteiden ja sovellusten kehittäjäksi ja toimittajaksi, Ahonen visioi. Kalevala Korun hopeakorut pinnoitetaan Beneqin laitteella. picosun ALD-menetelmällä (atomikerroskasvatus, atomic layer deposition) voidaan valmistaa tasalaatuisia ohutkalvoja monenlaisiin sovelluksiin. Ensimmäinen teollinen tuote, jonka tuotannossa menetelmää alettiin käyttää oli elektroluminesenssinäyttö. Viime vuosina ALD on otettu osaksi mikroprosessorien ja muistien valmistusta. Mahdollisia käyttökohteita ovat myös erilaiset sensorit, aurinkopaneelit, mikroelektromekaaniset systeemit (MEMS) ja korroosionestopinnoitusta vaativat tuotteet. Picosun alansa terävintä kärkeä Picosun Oy kehittää ja valmistaa korkealaatuisia ALD-prosessilaitteita tutkimuksen ja teollisuuden tarpeisiin. Laitteet ovat jo nyt tehneet läpimurron kansainvälisille markkinoille. Odotamme menekin kiihtyvän lähivuosina, kun brändimme vahvistuu ja ALD murtautuu toden teolla tutkimuksesta teollisuuteen, kertoo toimitusjohtaja Juhana Kostamo. Kysynnän kasvuun on jo varauduttu. Äskettäin Kirkkonummella käyttöön otetuissa uusissa tiloissa tuotanto voidaan moninkertaistaa. Picosunin menestys pohjaa ainutlaatuiseen osaamiseen: ALDmenetelmän vuonna 1974 kehittänyt tohtori Tuomo Suntola on yhtiön hallituksessa ja tekninen johtaja Sven Lindfors on suunnitellut ALD-laitteita vuodesta 1975 lähtien. Yhtiön henkilöstö on ollut vaikuttamassa yli sataan ALD-patenttiin. 19
Picodeon ponnistaa laboratoriosta teollisuuteen Millidyne menestyy puhtailla pinnoilla Picodeon Oy on kehittänyt ohutkalvoteknologian (Coldab ), jolla se kykenee tekemään ohutkalvon mille tahansa alustalle lähes mistä tahansa aineesta jopa keraamisen kalvon muoville. Menetelmä- ja prosessikehitystä tehdään yhdessä asiakkaiden kanssa, tavoitteena pinnoituslaitteiden myynti ja teknologialisensointi. Yhtiöllä on patenttihakemuksia ja patentteja noin 25 patenttiperheessä yhteensä 150 200. Viimeisen vuoden aikana olemme siirtäneet teknologiaamme laboratoriosta teollisuuteen. Asiakkaamme aurinkoenergian ja orgaanisen elektroniikan alueilla vaikuttavat tällä hetkellä etenevän vauhdikkaimmin, sanoo toimitusjohtaja Jukka Häyrynen. Tärkeä sovellusalue ovat myös entistä tehokkaammat polttokenno- ja akkuratkaisut. Picodeon valittiin vuonna 2009 johtavien pohjoismaisten cleantech-yritysten listalle. Asiakkaista suuri osa on Kaukoidässä. Millidyne Oy:n erikoisosaamista ovat puhtaana pysyvät pinnoitteet, jotka yritys kehitti alun perin paperikoneisiin. Tuotteet menevät maailmalle monikansallisten yritysten kautta. Jatkossa pinnoitteet tulevat myös arkisiin kohteisiin, esimerkkinä autojen lasi- ja maalipinnat, kylpyhuoneet, lasipinnat, laatat ja laattasaumat, tiskipöydät, hanat sekä ilmastointiputkistot ja -venttiilit, lupaa teknologiapäällikkö Mika Kolari. Hän uskoo, että tulevaisuudessa erilaisten puhtaana pysyvien ja hygieenisten pinnoitteiden tarve kasvaa voimakkaasti. Yritys onkin yhdistänyt likaa hylkivään ja helposti puhdistettavaan pintaan bakteereja tappavan ominaisuuden. Vaikutus säilyy kuukausia tai peräti vuosia, ja puhdistuskemikaaleja tarvitaan entistä vähemmän tai ei ollenkaan. Avalon -pinnoitteen on todettu tepsivän hyvin esimerkiksi MRSA-sairaalabakteeriin, ja pinnoiteliuos toimii tehokkaasti muun muassa influenssaviruksia vastaan. Millidyne on Tampereen teknillisen korkeakoulun (nyk. yliopisto, TTY) spin off -yritys. millidyne Eagle-pientuulivoimalan salaisuus: hyptoniitti istockphoto Eagle Tuulivoima Oy:n valmistamat matalantuulen pientuulivoimalat ovat saaneet lyhyessä ajassa valtavan suosion, iloitsee markkinointijohtaja Miamari Siitonen. Voimaloiden salaisuus on hyptoniitti (Hybtonite ), funktionalisoidun hiilinanoputken ja epoksihartsin seos suomalaisen Amroy Oy:n keksintö. Hyptoniitti on niin kevyttä, sitkeää ja jäykkää, että siipien pinta-ala on voitu kaksinkertaistaa. Eagle-voimala tuottaa sähköä 30 prosenttia enemmän kuin perinteinen pientuulivoimala, sillä tuotanto voi alkaa, kun tuulen nopeus on kaksi metriä sekunnissa. Kouvolaan valmistuu pian kokoonpanotehdas, jonka tuotantokapasiteetti on 5 000 voimalayksikköä vuodessa. Tehtaat ovat suunnitteilla myös Ukrainaan ja Intiaan. Eagle Tuulivoimalla on tytäryhtiö Yhdysvalloissa ja jälleenmyyjiä eri 20 puolilla maailmaa. 21 eagle tuulivoima
Nokia Morph Nokia on kehittänyt yhteistyössä Cambridgen yliopiston kanssa nanoteknologiaan perustuvan Morph-matkapuhelinkonseptin. Morph poikkeaa ulkonäöltään ja käyttötavaltaan täysin nykyisistä puhelimista. Puhelin voi olla taipuisa ja itsestään puhdistuva. Puhelimen pinta voi toimia aurinkokennona, joka pitää kehittyneet, pienikokoiset akut aina latauksessa. Morphissa voi olla ympäristöstä tietoa kerääviä nanosensoreja. Näin Nokia visioi vuonna 2008, jolloin se toi laitteen mallikappaleen julkisuuteen New Yorkin Modernin taiteen museossa järjestetyssä design-näyttelyssä. Morph-konseptin tutkimus ja kehittely jatkuu. kannen kuvat Julkaisija Päätoimittaja Toimitus Kalevala Koru Kalevala Koru käyttää hopeakoruissaan nanopinnoitetta, joka estää korujen tummumisen. Tekes Markku Lämsä Maininki PTC Oy, Sirpa Pietilä ja Paula Böhling Graafinen Mainostoimisto KPL Oy suunnittelu 22 23 Nokia
Tekesin FinNano-ohjelmassa (2005 2010) tutkittiin, hyödynnettiin ja kaupallistettiin nanomittakaavan rakenteita ja ilmiöitä. Ohjelman kokonaisbudjetti oli 70 miljoonaa euroa, josta Tekesin osuus noin 47 miljoonaa euroa. Ohjelma toteutettiin läheisessä yhteistyössä Suomen Akatemian FinNano-tutkimusohjelman kanssa. Lisätietoja: www.tekes.fi/finnano Markku Lämsä, Tekesin FinNano-ohjelman päällikkö, puh. 050 557 7793, markku.lamsa@tekes.fi Toukokuu 2010 Markprint Oy