Het einde van het tienerjaren van de 21ste eeuw is in zicht. Een mooi moment om terug te blikken op de afgelopen decennia, die werden gekenmerkt door een veelheid en verscheidenheid aan technologische ontwikkelingen. Zonder de illusie te hebben om compleet te zijn volgen hier enkele juweeltjes uit deze periode. Denk aan microtechnologie voor ICT, maar ook aan nieuwe materiaalontwikkelingen en andere uitvindingen die de mens(heid) vooruit gestuwd hebben.
Internet
Drie namen komen naar voren als je op zoek gaat naar de ‘uitvinders’ van het internet. Als eerste het duo computerwetenschappers Vinton Cerf en Robert Kahn van DARPA. In 1974 ontwikkelden ze een set protocollen onder de naam TCP/IP oftewel Transmission Control Protocol & Internet Protocol. Respectievelijk om gegevens in en uit te pakken tot pakketjes om deze over het net te transporteren, en om dit transport van begin- naar eindpunt te coördineren. Daarnaast bedacht Tim Berners-Lee van CERN in 1989 met het communicatieprotocol http en de ‘internettaal’ HTML een manier om over het wereldwijde web te navigeren, oorspronkelijk met als doel om informatie over deeltjesversnellers te kunnen uitwisselen.
Compact disc
De CD, een polycarbonaat schijfje met een dunne aluminium laag daarop, veroverde de wereld begin jaren tachtig van de vorige eeuw. Oorspronkelijk als opvolger van de vinyl langspeelplaat om geluid weer te geven, waarbij een laserstraal de naald vervangt, en later ook als opslagmedium voor digitale gegevens. Philips ontwikkelde deze compact disc samen met Sony, en het gat in het midden met de grootte van het toenmalige dubbeltje geeft een subtiele Nederlandse inbreng al aan.
Buckyballs
Diamant, grafiet en amorfe koolstof (zoals roet of actieve kool) zijn al jarenlang bekend als uitingsvormen van koolstof. In 1985 kwam daar een nieuwe vorm bij: Buckminsterfullerenen oftewel buckyballs, in feite voetballen op nanoschaal. Koolstof nanobuisjes zijn hier een langwerpige versie van, en het ‘wondermateriaal’ grafeen – kippengaas op nanoschaal – de vlakke uitvoering. Nanotechnologie in optima forma.
3D-printen
Materiaal opbouwen in plaats van wegnemen zoals bij frezen of draaien gebeurt: dat is de basis van 3D-printen als vervaardigingstechniek. Oorspronkelijk toegepast als rapid prototyping, om alleen prototypes van een product te maken, maar bij 3D-printen gaat het om ‘echte’ producten, die laagje voor laagje van bijvoorbeeld metaal, kunststof of keramiek worden gemaakt. In 1986 verscheen het eerste octrooi over stereolithografie, waarbij licht wordt gebruikt om lichtgevoelige polymeren laag voor laag te laten uitharden.
Microprocessor
Het hart van moderne computer- en multimedia-apparatuur wordt gevormd door microprocessoren die gegevens verwerken aan de hand van instructies. Zo’n microprocessor, ook wel (computer)chip of geïntegreerd circuit genoemd, bestaat uit miljarden minuscule, elektronische schakelaars of transistoren op een oppervlak van slechts enkele tientallen vierkante millimeters. Elk van deze transistoren heeft in wezen een simpele taak: een invoer aan de hand van een instructie in een uitvoer omzetten. Transistoren bestaan grotendeels uit halfgeleidende materialen die naar ‘1’ of ‘0’ schakelen door wel of geen stroompje door te laten als er wel (1) of geen (0) grote spanning over wordt gezet.
Ruim 100 jaar geleden is het concept van de transistor bedacht door Julius Edgar Lilienfeld, en eind jaren veertig van de vorige eeuw verder ontwikkeld tot een werkbaar product door medewerkers van AT&T Bell Labs. In 1956 kregen deze William Bradford Shockley, John Bardeen en Walter Houser Brattain hiervoor de Nobelprijs voor de Natuurkunde. Ongeveer tegelijkertijd, in 1947, bedacht John Tukey de term ‘bit’ als eenheid voor informatie, een samenvoeging van ‘binary digit’, een concept dat de vader van de informatietechnologie Claude Shannon verder uitwerkte. ‘Binair’ verwijst naar het gegeven dat zo’n bit twee waarden kan hebben, 0 of 1, en dat kun je goed vertalen als schakelaar dicht vs. schakelaar open of lage spanning vs. hoge spanning. Een mooie samenwerking van bit als software met transistor als hardware.
Transistoren hebben geen bewegende onderdelen die kapot kunnen gaan, kunnen snel reageren omdat ze elektrisch bedreven worden en kunnen in hele grote aantallen (en dus goedkoop) gemaakt worden. Deze miniaturisatie is de vorige eeuw ingezet, en is nog lang niet ten einde. Micro-elektronica is inmiddels al ‘nano-elektronica’ geworden …
Mobiele telefoon
Als er iets is wat het straatbeeld in de afgelopen decennia veranderd heeft, dan is het wel de mobiele telefoon. Tijdens een verloren moment bij de bushalte, in de trein, of al wandelend: menigeen zit zijn of haar ‘likes’, persoonlijke berichten of het nieuws te verwerken door op het kleine scherm te turen. Vanaf eind jaren negentig waren ‘mobieltjes’ gemeengoed, met de onverwoestbare Nokia 3310 uit het jaar 2000 en de eerste iPhone van Apple uit 2007 als memorabele devices.
Glasvezel
Glas als ruit om doorheen te kijken of als gebruiksvoorwerp om uit te drinken is al lang bekend. Relatief nieuw zijn toepassingen van glasvezel waardoor websites met duizelingwekkende snelheid op je computer thuis binnenkomen. Eind jaren zestig van de vorige eeuw door Charles Kuen Kao als communicatiemiddel ontwikkeld, en in de jaren zeventig kon het glas zo zuiver vervaardigd worden dat licht er over langere afstanden goed doorheen kon. Glasvezels hebben naast optische ook gunstige mechanische eigenschappen: in glasvezelversterkte kunststofcomposieten hebben glasvezels een hoge treksterkte, terwijl je de kunststof matrix goed op druk kunt belasten – best of both worlds.
Lithium-ion-batterij
De oplaadbare batterij in het algemeen, en de lithium-ion-batterij in het bijzonder, geeft mobiliteit een nieuwe dimensie. Uitgevonden in de jaren tachtig van de vorige eeuw, en voor het eerst commercieel toegepast begin jaren negentig, is de 21ste eeuw toch echt het tijdperk van deze batterij. De voedingsbron voorziet heden ten dage notebooks, tablets en smartphones van stroom, maar geeft ook letterlijk en figuurlijk een ‘boost’ aan elektrische auto’s en fietsen. Geen wonder dat in 2019 de Nobelprijs voor de Scheikunde is toegekend aan John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham en Akira Yoshino voor hun bijdrage aan de ontwikkeling van deze batterij.