Удивительный мир нанотехнологии

Алсо

Российский процессор Эльбрус, производящийся на Тайване

• Лауреатами Нобелевской премии по физике в 2010 году стали сотрудники Манчестерского университета российско-голландский физик, член Королевского общества Андрей Гейм и профессор Константин Новосёлов за основополагающие эксперименты с графеном — двумерной аллотропной модификацией углерода. То есть это плёнка толщиной в один атом углерода. Это и есть тру

  Доставляет мэдскиллз того, как эта плёнка была получена: берут карандашный рисунок и скотчем отдирают что могут.

  нанотехнологии.

С начала июня 2011 на «Триколоре», в рамках операции по распилу бюджета, открыл вещание канал «НАНО-ТВ», рассказывающий про сабж и разную антинаучную хуету. Позднее выродился в выступления различных астролохов, яснопиздящих и прочих интересных личностей чуть менее, чем полностью.

В 2012 году корпорация Sitronics, известная бытовой техникой, продаваемой по неебической цене и склонной к самовозгоранию, совместно с РосНАНО таки открыла фабрику по производству чипов. И при том на 90 нм техпроцессе. Не 20 нанометров, как у Интела, но в индустриальных целях этого более, чем достаточно. Получившиеся SPARC-процессоры Эльбрус-R500, R1000 и 2С+ пока что закупаются ВПК, а их вывоз за рубеж запрещен без разрешения Минобороны.

GNU nano — текстовый редактор для ниасиливших vim.

Мемасы, ныне известные как «Как тебе такое, Илон Маск?», были раньше чем-то вроде шутки в адрес Сколковских инноваций.

Нанотехнологии в литературе

Мы в наногайках сверлим нанодырки, чтоб в нанодырки вставить наноболт!

— ОРТ

Искусственный разум, виртуальная реальность и нанотехнология — вот три современные НФ-примочки, дешёвые карманные источники неограниченных чудес.

— Словарик юного графомана

• В художественном прогнозе на сегодня тема и сопутствующая проблематика отечественного нанотеха наиболее полным образом раскрыты в трушном романе «Симбионты» за авторством Дивова (первые восемь глав, дальше по желанию) — на ближайшие лет -дцать тематику нанотехнологий можно официально считать закрытой и переходить к построению фаберов, со всеми вытекающими. У него же существует коротенький рассказик «Нанотехнология».
• Пейсатель тоже отметился рассказиками «Наносказочка» и «Нечего делить», но вопроса на ответ «» в них нет.
• Еще в 1931 году Борис Житков написал рассказ «Микроруки», где рассказчик строит себе эти самые руки для тонких операций в микрохирургии. При попытке построить себе с помощью этих микрорук уже наноруки проект накрывается из-за агрессивных микроорганизмов. При этом проблема нестандартного поведения материалов на микроуровне раскрыта неплохо.
• Роман пейсателя Юрия Никитина — «Трансчеловек».
• Повесть Станислава Лема «Мир на Земле» и роман «Непобедимый» чуть менее, чем полностью посвящены борьбе человека с нанотехнологиями. Также тема нанотехнологий раскрыта в «Осмотре на месте» и упомянута в «Солярисе» и «Эдеме». В циклах Ийона Тихого нанотехнологий и нанороботов вообще немеряно.
• Чуть менее, чем половина всех романов Андрея Ливадного так или иначе содержит сабж.
• Писатель крипоты Дин Кунц в своей книжке «Полночь» описывает деяния злого гения, юзающего сабж в качестве сыворотки для апгрейда человечества. Результат немного предсказуем.

Нанотехнологии XIX-го века. Думаете, что в XXI-м что-то изменилось?

• Суть нанотехнологий в этой стране прекрасно описана в сказке Г. Х. Андерсена «Новое платье короля», а также в пьесе Евгения Шварца по этой сказке «Голый король».
• В романе Александра Рудазова «Экипаж» присутствуют «наносаботеры» — колонии нанороботов, управляемые маленьким компьютером, которые внедряются в обшивку корабля и сжирают её КЕМ. В его же «Детях Судного часа» сабж занимается прямо противоположным — циркулирует по кровеносной системе честного народа и исправляет неполадки в организме.
• В романе Злотникова «Землянин» существует «наносеть» — чип в башке плюс туча нанороботов, курсирующих в организме. Позволяет качать прон прямо в мозг, а продвинутая наносеть ещё и увеличивает статы.
• В рассказе Грега Бира «Музыка, звучащая в крови» вирусы-нанороботы захватывают тела человеков и наделяют последних различными сверхспособностями. Казалось бы, при чем здесь «Звездные войны»?
• Георгий Гуревич неплохо рассказал о наномедицинском фотошопинге («Запишите его! Запишите скорей!») и наномедицинских нанороботах («Своего хирурга глотайте быстро и решительно…»).

Военная отрасль

Одна из перспективных отраслей для внедрения нанотехнологий – это военная отрасль. В будущем возможно создание самовосстанавливающихся военных механизмов, новых систем связи, сверхпрочных материалов для изготовления военной техники. Широкое применение для достижения различных военных целей могут получить микророботы. Конечно, прежде всего, это – шпионаж и разведка местности. Так же они могут обеспечить уничтожение военной техники. Например, один из возможных способов применения нанороботов – множество микророботов окружают танк или самолет противника и синхронно взрываются, уничтожая его.

Возможно, вам также будет интересно

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) все чаще встречаются в разных отраслях промышленности. Дроны решают маркшейдерские задачи, помогают в геологической разведке, а также в инспекции заводов и промышленных сооружений.

Аддитивное производство изменит мышление инженеров и разработчиков деталей, а роботы, в свою очередь, позволят оборудованию для 3D-печати функционировать быстрее и точнее.

«Интернет вещей» — это сейчас модно. Ему посвящают множество докладов и презентаций. Маркетологи прогнозируют существенный рост внедрения IoT-решений и значительную выгоду для компаний-новаторов. Но не все так просто. Успешных индустриальных IoT-проектов в наших реалиях пока совсем немного, и это в значительной степени связано с ограничениями, которые заложены в саму концепцию «Интернета вещей»…

Правильная политика инвестиций

Каким может быть будущее нанотехнологии? Харрис из FEI отвечает, ссылаясь на информацию о современном состоянии рынка. «Ключевое требование для устойчивого роста определенной технологии, — отмечает он, — это рост частных инвестиций. Государственные капиталовложения могут помочь на начальном этапе, но способствовать развитию может только рост частных инвестиций. В наши дни частные инвестиции в нанотехнологию превосходят государственные, и, как ожидается, эта тенденция продолжится в дальнейшем. А это показатель ее долгосрочной жизнеспособности».

Практическое применение нанотехнологии: эпоксидные смолы на основе углеродных нанотрубок Углеродные нанотрубки (CNT) — это цилиндрические молекулы углерода, обладающие такими свойствами, которые делают их потенциально полезными в самых разных материалах и приложениях нанотехнологии. К таким свойствам относятся исключительная прочность и электрические характеристики, благодаря которым они становятся эффективными проводниками тепла. Они относятся к числу самых известных наноматериалов, используемых в настоящее время. Среди изделий на основе CNT можно назвать серию эпоксидных концентратов от Zyvex Corp., в которых стандартные промышленные эпоксидные смолы смешаны с многостенными или одностенными нанотрубками или углеродными нановолокнами для увеличения электрической и тепловой проводимости и улучшения механической прочности. Запатентованная технология Kentera от Zyvex (нековалентная модификация углеродных наноматериалов) позволяет расслаивать, диспергировать и сцеплять наноматериалы с материалом подложки для улучшения свойств основного полимера. Изготовители композитных материалов могут выбирать из большого количества вариантов состава (количества CNT в продукте) для удовлетворения требований к цене и свойствам материала. Изображение растрового электронного микроскопа (SEM) показывает полиуретановый тонкопленочный состав, заполненный на 2,5 % по весу с помощью технологии Kentera. Углеродные нанотрубки выглядят как белые волокна, находящиеся в матрице.

Пэй и Чэнд из Rockwell Automation подкрепляют эти заявления конкретными цифрами. Современные показатели, по их мнению, свидетельствуют о том, что ежегодно в глобальные исследования в области нанотехнологий вкладывается около 5 млрд. долл. Ожидается, что в 2006 г. это будет уже 6 млрд. долл. Найер из Frost & Sullivan считает, что нанотехнология настолько фундаментальна, что коснется буквально каждой отрасли промышленности. Ее основными преимуществами станет впечатляющий рост производительности и не менее впечатляющее сокращение стоимости. В ближайшее время нанотехнология поможет улучшить существующие приложения, а в будущем она приведет к созданию новых продуктов и новых материалов. «Нанотехнология, — утверждает Харрис, — может сделать вещи на 10% легче или на 5% эффективнее или на 15% ярче». «А когда вы делаете вещи дешевле, легче и надежнее, — добавляет Роджер Грейс, — выигрывает каждый».

Что такое нанофильтр для воды

В современных реалиях очень актуально

Помните катастрофу, связанную со взрывом нефтяной платформы BP и разливом нефти в Мексиканском заливе, которая произошла в 2010 году? В будущем подобные аварии помнить не будут, если у исследователей из штата Огайо все получится. И все благодаря специальной разрабатываемой пленке толщиной несколько нанометров. При использовании этой пленки в сочетании с тонкой сеткой из нержавеющей стали нефть отталкивается, и вода в этом месте становится первозданно чистой.

Что интересно, на создание нанопленки ученых вдохновила сама природа. Листья лотоса, также известного как водяная лилия, обладают свойствами, противоположными свойствам нанопленки: вместо нефти они отталкивают воду. Ученые уже не первый раз подглядывают у этих удивительных растений их не менее удивительные свойства. Результатом этого, например, стало создание супергидрофобных материалов в 2003 году. Что же касается нанопленки, исследователи стараются создать материал, имитирующий поверхность водяных лилий, и обогатить его молекулами специального очищающего средства. Само покрытие невидимо для человеческого глаза. Производство будет недорогим: примерно 1 доллар за квадратный фут.

Медицина

Согласно прогнозам ученых, в ближайшие годы в медицине произойдет переворот, и как наука она выйдет на качественно новый уровень благодаря нанотехнологиям. Так, например, нанолекарства будут выпускаться индивидуально, на основе генной информации больного, что обеспечит наилучший лечебный эффект. Нанороботы смогут доставлять лекарства непосредственно больному органу, что позволит снизить дозы препаратов, и, соответственно, уменьшить побочные эффекты.

Также нанороботы смогут контролировать общее состояние организма, чистить сосуды, устранять патологии и предотвращать развитие заболеваний. И это все – не научная фантастика! Ожидается, что уже в первой половине XXI века медицинские наносредства будут применяться повсеместно. Возможно, что нанотехнологии помогут нам победить генетические патологии, рак, ВИЧ, и даже старость. А дети, рожденные с синдромом Дауна или ДЦП, будут излечены, и смогут нормально расти и развиваться.

Уже сейчас в США проводятся исследования в области лечения раковых заболеваний. Опыты по удалению неоперабельных раковых опухолей с помощью «нанопули», уничтожающей канцерогенные ткани, прошли успешно.

Нанотехнологии в искусстве

Ряд произведений американской художницы Наташи Вита-Мор касается нанотехнологической тематики.

В современном искусстве возникло новое направление «наноарт» (наноискусство) – вид искусства, связанный с созданием художником скульптур (композиций) микро- и нано-размеров (10−6 и 10−9 м, соответственно) под действием химических или физических процессов обработки материалов, фотографированием полученных нано-образов с помощью электронного микроскопа и обработкой черно-белых фотографий в графическом редакторе.

В широко известном произведении русского писателя Н. Лескова «Левша» (1881 год) есть любопытный фрагмент: «Если бы, – говорит, – был лучше мелкоскоп, который в пять миллионов увеличивает, так вы изволили бы, – говорит, – увидать, что на каждой подковинке мастерово имя выставлено: какой русский мастер ту подковку делал». Увеличение в 5 000 000 раз обеспечивают современные электронные и атомно-силовые микроскопы, считающиеся основными инструментами нанотехнологий. Таким образом, литературного героя Левшу можно считать первым в истории «нанотехнологом».

Изложенные Фейнманом в лекции 1959 г. «Там внизу много места» идеи о способах создания и применения наноманипуляторов совпадают практически текстуально с фантастическим рассказом известного советского писателя Бориса Житкова «Микроруки», опубликованным в 1931 году. Некоторые отрицательные последствия неконтролируемого развития нанотехнологий описаны в произведениях М. Крайтона («Рой»), С. Лема («Осмотр на месте» и «Мир на Земле»), С. Лукьяненко («Нечего делить»).

Главный герой романа «Трансчеловек» Ю. Никитина – руководитель нанотехнологической корпорации и первый человек, испытавший на себе действие медицинских нанороботов.

В научно-фантастических сериалах «Звёздные врата: SG-1» и «Звёздные врата: Атлантида» одними из самых технически развитых рас являются две расы «репликаторов», возникших в результате неудачных опытов с использованием и описанием различных вариантов применения нанотехнологий. В фильме «День, когда Земля остановилась» с Киану Ривзом в главной роли, инопланетная цивилизация выносит человечеству смертный приговор и чуть было не уничтожает всё на планете при помощи самовоспроизводящихся нанорепликантов-жуков, пожирающих всё на своём пути.

Источники

• https://ru.wikipedia.org/wiki/Нанотехнологияhttps://hi-news.ru/technology/10-nanotexnologij-s-udivitelnym-potencialom.htmlhttp://www.festivalnauki.ru/statya/3477/chto-takoe-nanotehnologiihttps://newizv.ru/news/society/29-01-2008/83530-chto-takoe-nanotehnologii-prosto-o-slozhnomhttps://ria.ru/nano_spravka/20081203/156376525.html

Что такое нанотехнологии

С помощью нанотехнологий мы бы хотели создать роботов, которых можно отправить в космос или внедрить в кровеносные сосуды, чтобы они доставляли лекарства к клеткам, помогали эритроцитам двигаться в нужном направлении т. д. Одна шестеренка в таких роботах состоит из десятка деталей. Одна деталь — это один атом. Шестеренка — это десять атомов, 10-9 метров, то есть один нанометр. Целый робот — это несколько нанометров.

Что такое 10-9? Как это представить? Для сравнения: обычный человеческий волос имеет размер примерно 10-5 метра. Эритроциты, клетки крови, снабжающие наш организм кислородом, имеют размер около семи микронов, это тоже приблизительно 10-5 метра. В какой момент заканчивается нано и начинается наш мир? Когда мы можем увидеть объект невооруженным глазом.

Интересные свойства нанообъектов

 — это то, насколько хорошо или плохо материал проводит электрический ток. В нашем мире она описывается одним числом для каждого материала и не зависит от его формы

Неважно, сделаете ли вы серебряный цилиндрик, кубик или шарик — его удельная проводимость всегда будет одинаковой

В наномире все иначе. Изменения в диаметре нанотрубок повлияют на их проводимость. Если разность (где n и m — некоторые индексы, описывающие диаметр трубки) делится на три, то нанотрубки проводят ток. Если не делится, то не проводят.

 — еще одно интересное свойство, которое проявляется при сгибании стержня или прутика. Модуль Юнга показывает, насколько сильно материал сопротивляется деформации и напряжению. Например, у алюминия этот показатель в два раза меньше, чем у железа, то есть он сопротивляется в два раза хуже. Опять же, алюминиевый шарик не может быть прочнее алюминиевого кубика. Размер и форма не имеют значения.

В наномире вновь другая картина: чем нанопровод тоньше, тем выше у него модуль Юнга. Если в нашем мире мы захотим что-нибудь достать с антресоли, то выберем стул покрепче, чтобы он нас выдержал. В наномире, хотя это не так очевидно, нам придется предпочесть стул поменьше, потому что он прочнее.

Если в нашем мире наделать в каком-то материале дырок, то он перестанет быть прочным. В наномире все наоборот. Если сделать в графене много дырочек, он станет в два с половиной раза прочнее, чем недефектный графен. Когда мы протыкаем дырки в бумаге, ее сущность не меняется. А когда делаем дырки в графене, убираем один атом, благодаря чему появляется новый локальный эффект. Оставшиеся атомы образуют новую структуру, которая с химической точки зрения прочнее, чем нетронутые области в этом графене.

Будущее НАНОМИРА

В быту:

•  Наноплёнки для автомобильных стёкол для защиты от пыли и грязи.
• Лечебная косметика и одежда.

В промышленности:

• Использование наноматериалов в строительстве.
• Нанороботостроение.

Военная индустрия:

•  Создание военной техники с использованием нановеществ.
• Создание секретных и невидимых объектов.
• Создание сверхпрочных металлов для оборудования и техники.
• Наносистемы связи и наноодежда для военных.

Сельское хозяйство:

• Применение нановеществ для очистки воды.
• Появление экологически чистого топлива.
• Предполагается, что вместо холодильников будут «минифабрики пищевых продуктов». Они смогут изготовить любой продукт по заказу.

Медицина:

• Молекулярная хирургия и нанороботы-врачи, которые смогут «жить» внутри человеческого организма, удаляя болезни.
• Нанокапсулы с витаминами и нанолекарства.
• Наноинструменты и медицинские наномашины.
• Компьютерная техника Скоро мощный компьютер можно будет клеить на стену в виде плаката

Фантастика, скажете вы! Конечно, сегодня нам всё это кажется невероятным, как когда-то компьютеры, мобильные телефоны и навигаторы…. Поэтому, учёные, политики, педагоги, говорят, что будущее за наномиром, о котором сегодня мы знаем ещё очень, очень мало! И в нашей стране сегодня всё больше открывается «Станций Юных техников», создано Молодежное научное общество по нанотехнологиям, создаются нанолагеря для детей, передвижные лаборатории, проводятся ежегодные Олимпиады для школьников «Нанотехнологии – прорыв в будущее», нанотехнические выставки для детей «Дети, техника, творчество», выставки рисунков «Будущее науки».

«Детей заинтересовать нанотехнологиями очень легко!» — говорит Константин Юрьевич Богданов — доктор биологических наук, преподаватель лицея, в котором он ведёт кружок по нанотехнологиям. Вместе с коллективом «Смешарики» Богданов К. снял мультфильм о нанотехнологиях для детей, который называется «Спасение улетающих».

6 марта 2011 года в Москве был открыт музей экспериментальных наук «Экспериментариум».

Это научно-развлекательный центр для детей и взрослых, «созданный для изучения законной науки и явлений окружающего мира». Из рекламного проспекта о музее: «этот научный аттракцион дает интересную и доступную возможность непосредственного участия в экспериментах, опытах и других познавательных действиях. Это занимательный и увлекательный досуг для всей семьи!»

Ещё в 2007 году в Москве была создана Корпорация «РОСНАНО». В 2010 году «РОСНАНО» начали реализацию образовательного проекта по работе с нанотехнологиями. Елена Николаевна Соболева, директор Департамента образовательных программ Фонда инфраструктурных и образовательных программ, отметила, что «основная идея проекта – способствовать популяризации нанотехнологий через работу со школьниками, а в более длительной перспективе – подготовке кадров для наноиндустрии».

Буквально к 2015 году рынок нанотехнологий будет составлять триллионы долларов

Причиной появления такого мифа явился доклад National Science Foundation (NSF) в 2001 году о том, что рынок нанотехнологий к 2015 году будет оценен в триллион долларов. Позже это утверждение еще больше переоценивалось, рекордной оценкой сегодня является цифра в 3 триллиона долларов. Однако такие кричащие цифры больше похожи на заголовки таблоидов, нежели на серьезные маркетинговые исследования. Сегодня специалисты не могут даже четко определить, что же такое нанотехнология. Так, микроэлектроника уже на пути превращения в наноэлектронику, ведь структура электронных схем уже перешагнули барьер в 100 нм. Соответственно и число компаний, производящих «нанопродукты», будет быстро расти. Правда они будут обладать очень знакомыми названиями — Toshiba, GE, Nokia, Bayer, Kraft и т.д. Их продукты можно было отнести к эволюционной нанотехнологии. А вот точно оценить рынок революционной нанотехнологии, которая планирует собирать устройства атом за атомом, оценить тяжело, соответственно не может быть и вразумительных оценочных цифр. К тому ж маркетинговые исследования не оценивают стоимость настоящего нанотехнологичного процесса, продукта или материала. Подсчитывается лишь полная стоимость продуктов, в состав которых и входят нанотехнологии. Это тонкое отличие и приводит к появлению миллиардов долларов в отчетности. Так, оценка Lux Research оценивает чистый рынок наноматериалов к 2010 году в 3.6 миллиарда долларов, а вот весь объем рынка нанотехнологий оценивается в 1,5 триллиона! То есть, по сути, оценивается не рынок нанотехнологий, а рынок продуктов, содержащих наночастицы. Тот же NSF утверждал, что в нанопромышленности будет занято более 200 миллионов человек, эти цифры звучали в докладах и в заявках на грантах. Однако спустя 8-10 лет после доклада оказалось, что нанотехнологической индустрии практически не существует, несмотря на большое количество исследовательских групп в разных областях.

Представляет ли нанотехнология угрозу человечеству или окружающей среде?

На удивление в сети мало встречается информации о вредоносности нанотехнологий, ведь люди, привыкшие к старому, так любят наделять негативными качествами новые изобретения, которые в корне меняют их представление. Однако некоторые исследования все-таки доказывают возможность пагубного их воздействия.

Таким образом испытания 2003 года дали результаты, когда использование углеродных нанотрубок повредило легкие грызунов. В 2004 году была замечена возможность накопления фуллеренов, которые впоследствии наносили повреждения мозгу испытуемых рыб. И хотя угроза человеческому организму пока не доказан, некоторые ученые склоняются в сторону ограничения использования нанотехнологий.

Часть из них выставляет в качестве аргументации то, что внедрение нанотехнологий в жизнь может оказать негативное влияние на социальное и этическое поведение людей. Например, введение промышленных наноманипуляторов на производство приведет к неминуемой потере большого количества рабочих мест. Также изменится концепция восприятия человеческого организма, так как некоторые нанотехнологии могут позволить как продлить жизнь, так и значительно улучшить физические показатели организма.

Место России в нанотехнологиях Мирового рынка

Лидерство по вложениям в эту сферу сейчас и на протяжении уже многих лет занимают страны Европейского союза и США. За последние года значительно увеличили свои капиталовложения в область исследований нанотехнологий Россия и Китай. Так, например, объем вложенных средств в это направление за последний год в России составил почти 30 миллиардов рублей.

По замечанию Лондона Россия и Китай проинвестировали в продвижение нанотехнологий уже в большей мере, чем сделали это США, хотя и присоединились они к этой гонке с заметным опозданием.

Не обошлось и без первенства. За столь незначительное время, что Россия уделяет продвижению нанотехнологий, нашим ученым уже удалось добиться лучших результатов в отдельных областях исследований и положить начало новым интересным задумкам в этой сфере, которые обладают высокой перспективностью и значимостью.

Среди таких ярких достижений часто выделяют изобретение ультрадисперсных наноматериалов, конструирование одноэлектронных устройств, а также значительное продвижение в создании атомно-силового микроскопа. В 2008 году в Санкт-Петербурге была проведена специализированная выставка,на которой были представлены около сотни перспективных наноразработок.

Тем временем некоторые изобретения уровня нанотехнологий в России уже вышли на потребительский рынок. К их числу относят нанопорошки, наномембраны и нанотрубки, которые уже активно используются в науке. Однако некоторые зарубежные эксперты все-таки указывают на заметную отсталость России в данном направлении как минимум на десяток лет.

Квантовомеханический эффект сверхвысокого магнитного сопротивления

   Эффект сверхвысокого магнитного сопротивления

Еще одна перспектива для приложения нанотехнологий и применения наноматериалов — разработка и создание жестких дисков нового поколения. Альберт Ферт и Питер Грюнберг в 2007 году получили нобелевскую премию за открытие квантовомеханического эффекта сверхвысокого магнитного сопротивления (GMR-эффекта), когда тонкие пленки металла из чередующихся проводящих и ферромагнитных слоев значительно изменяют свое магнитное сопротивление при изменении взаимного направления намагниченности.

Управляя при помощи внешнего магнитного поля намагниченностью структуры, можно создавать настолько точные датчики магнитного поля, и осуществлять такую точную запись на носитель информации, что ее плотность хранения достигнет атомарного уровня.

И напоследок

С помощью искусственного интеллекта и квантовых вычислений открытие новых материалов в течение следующего десятилетия ускорится в геометрической прогрессии.

Экономика инноваций

Семь неожиданных фактов о квантовых компьютерах

При этом персонификация материалов станет обычным делом: будущие имплантаты коленного сустава будут подобраны персонально для точного удовлетворения потребностей каждого организма, как с точки зрения структуры, так и состава.

Наноразмерные материалы, хотя и невидимые невооруженным глазом, будут интегрироваться в нашу повседневную жизнь, плавно улучшая медицину, энергетику, смартфоны и многое другое.

В конечном счете путь к демонетизации и демократизации передовых технологий начинается с изменения материалов — невидимого активатора и катализатора. Наше будущее зависит от материалов, которые мы создаем.

Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Не просто нечто очень маленькое

Обычно нанотехнологию определяют как вид технологии, занимающийся объектами, размеры которых не превышают 100 нм. Нано, а по-гречески это «карлик», означает 10-9 или миллиардную часть чего-либо. Например, нанометр — это миллиардная часть метра. Ангстрем — это 1/10 часть нанометра. Атомы обычно имеют размер 0,2 нм. Диаметр человеческого волоса примерно 200 000 нм. «Большинство людей путают нанотехнологию с миниатюризацией, — добавляет Гош. — Но это далеко не одно и то же. Нано значит не просто еще меньше. Нанотехнология позволяет соединять атомы и молекулы и располагать их в определенном порядке для получения вполне конкретного результата. Нанотехнология — это наука и искусство управления материей на атомном или молекулярном уровне». Манипулирование молекулами придает им совершенно новые свойства, и в результате они изменяют свое поведение. «Например, — поясняет Гош — если вы разместите атомы углерода в определенном порядке, то связи между ними станут гораздо прочнее. Из материала с такими атомами можно сделать клюшку для гольфа, которая будет гораздо прочнее и легче обычной». В Rockwell Automation дают такое же определение этого термина. Доктор Сюжит Чэнд, старший вице-президент, который занимается передовыми технологиями и является главным техническим директором, а также доктор Рэм Пэй, руководитель технических лабораторий, определяют нанотехноло-гию как выполнение различных операций (манипулирование), точное размещение, измерение, моделирование и создание материалов на уровне меньше сотни нанометров. «Тем не менее, — добавляет Пэй, — я бы несколько уточнил это определение: хотя бы в одном измерении». Вопрос и состоит в том, в каком именно измерении? Например, углеродные нанотрубки могут быть очень длинными или очень узкими

Характеристика важна и ее следует принимать во внимание

«Когда вы переходите в масштаб наномира, — поясняет Пэй, — отношение площади поверхности к объему чрезвычайно увеличивается. Поэтому физические законы, которые управляют поведением вещества в этом масштабе, кардинально отличаются от законов микро- и макромира».

Как работают нанопластыри

Таким можно не только царапину заклеить

Трипанофобы, возрадуйтесь! В самом ближайшем будущем вам, возможно, больше не придется бояться иголок. Исследователи из Йоркского университета работают над созданием специальных пластырей, которые будут предназначаться для доставки всех необходимых лекарств внутрь организма без какого-либо использования иголок и шприцов. Пластыри вполне себе обычного размера приклеиваются к руке, доставляют определенную дозу наночастиц лекарственного средства (достаточно маленькие, чтобы проникнуть через волосяные фолликулы) внутрь вашего организма. Наночастицы (каждая размером менее 20 нанометров) сами найдут вредоносные клетки, убьют их и будут выведены из организма вместе с другими клетками в результате естественных процессов.

Ученые отмечают, что в будущем такие нанопластыри можно будет использовать при борьбе с одним из самых страшных заболеваний на Земле — раком. В отличие от химиотерапии, которая в таких случаях чаще всего является неотъемлемой частью лечения, нанопластыри смогут в индивидуальном порядке находить и уничтожать раковые клетки и оставлять при этом здоровые клетки нетронутыми. Проект нанопластыря получил название «NanJect». Его разработкой занимаются Атиф Сайед и Закария Хуссейн, которые в 2013 году, еще будучи студентами, получили необходимое спонсирование в рамках краудсорсинговой компании по привлечению средств.

Возможность появления «серой слизи»

В своих работах Дрекслер ввел в концепцию два типа устройств. Первые — разборщики, их функции обратно сборщикам. Такие механизмы должны были изучать строение новое объекта, сохраняя в памяти нанокомпьютера его поатомную структуру. Такое устройство являлось бы мечтой химиков — ведь сих пор наука не может увидеть всех атомов, к примеру, в белке. Точное определение структуры молекулы возможно лишь в случае вхождения ее в состав кристалла, вместе с миллионами себе подобных. Тогда то, с помощью дорого метода рентгеноструктурного анализа можно определить положение всех атомов в пространстве. Вторым типом стали создатели, или репликаторы. Основной их задачей должно было стать поточное производство как сборщиков, так и подобных себе репликаторов, то есть, фактически, размножение нанороботов. Дрекслер предположил, что репликаторы должны являться намного более сложными механизмами, чем простые сборщики и состоять из сотен миллионов атомов. Если продолжительность репликации будет измеряться минутами, то, следуя геометрической прогрессии, за сутки будет воссоздано более триллионов новых создателей, которые произведут новых сборщиков. Данный миф гласит, что возможно появление такой ситуации, когда система перейдет лишь в режим безудержного клонирования, а вся деятельность репликаторов будет направлена лишь на увеличение собственной популяции. Это будет выглядеть неким бунтом наномашин. Казалось бы, для собственного строительства нанороботам необходимы лишь атомы, которые можно получать из окружающей среды, поэтому в цепкие манипуляторы разборщиков попадется все вокруг, в результате вся материя на планете, а с ней и мы превратятся в «серую слизь» — скопище нанороботов. Миф о конце света не нов, неудивительно, что он снова появился с появление данной новой технологии. Фантазии о серой слизи связаны напрямую с нанотехнологиями, данный сценарий очень полюбили кинематографисты, лишь укрепляя всеобщее заблуждение. Однако такой ход событий невозможен. Даже если Вы все еще и верите в возможность сборки чего-то существенного из атомов, подумайте вот о чем. Прежде всего, у репликаторов Дрекслера не будет хватать сложности для создания себе подобных. Даже 100 миллионов атомов мало для создания управляющего сборкой компьютера и даже для памяти. Если даже предположить, что 1 атом будет нести в себе 1 бит информации, то общий объем памяти будет равен 12,5 мегабайт, что слишком мало для данной деятельности. К тому же репликаторы не смогут получать необходимое для себя сырье. Ведь их элементный состав заметно отличается от того, что входит в состав окружающей среды, в том числе и биомассы. Чтобы найти, доставить и извлечь необходимые элементы потребуется много времени и энергии, а это и определяет скорость воспроизводства. В макроразмерах такая сборка будет аналогична созданию станка из элементов, которые еще надо найти, добыть и доставить с разных планет Солнечной системы. Поэтому недостаток ресурсов и ставит предел безудержному распространению популяций любых других существ, даже куда более совершенных и приспособленных, чем нанороботы.

Трехмерие, двумерие, одномерие

Что такое трехмерие, двумерие и одномерие и как они влияют на материалы и их свойства в нанотехнологиях? Все мы знаем, что 3D — это трехмерие. Есть обычный фильм, а есть кино в 3D, где на нас с экрана вылетают всякие акулы. В математическом смысле 3D выглядит так: , где зависит от трех измерений — длины, ширины и высоты. Знакомый всем Марио в трехмерии довольно высокий, широкий и толстенький.

При переходе в двумерие исчезнет одна ось: . Здесь все намного проще: Марио такой же высокий и широкий, но не толстый, потому что в двумерии никто не может быть полным или худым.

Если мы продолжим уменьшаться, то в одномерии все станет совсем просто, останется всего одна ось: . Марио в 1D просто длинный — мы его не узнаем, но это все еще он.

И дальше — в одномерие

У графена в 2D есть ширина и длина. Как же сделать из него 1D и что получится в итоге? Один из методов — порезать его на тонкие ленточки. Если их ширину уменьшать до предельно возможной, то это уже будут не просто ленточки, а еще один уникальный нанообъект — . Его открыли советские ученые (химики Ю.П. Кудрявцев, А.М. Сладков, В.И. Касаточкин и В.В. Коршак. — Прим. T&P) в 1960-е годы.

Второй способ сделать одномерный объект — свернуть графен в трубочку, как ковер. Толщина этой трубочки будет намного меньше, чем ее длина. Если бумагу свернуть в трубочку или нарезать на полосочки, она останется бумагой. Если графен свернуть в трубку, он перейдет в новую форму углерода — , которая обладает рядом уникальных свойств.