tal-sky.ru - Тульский городской портал
» » Нанотехнологии – клондайк либо панацея?

Нанотехнологии – клондайк либо панацея?

Автор:
Просмотров: 201
Не мудрствуя лукаво, изведаем узнать для начала, что значит термин «технология». Wikipedia доставляет надлежащее определение: «В обширном смысле - объём познаний, тот или иной можнож применять для производства продуктов и услуг из экономических ресурсов. В ограниченном смысле - метод преображения вещества, энергии, инфы в процессе производства продукции, обработки и переработки веществ, конструкции готовых изделий, контроля свойства, управления. Разработка содержит в себе способы, приемы, режим службы, последовательность операций и процедур, она тесновато связана с используемыми средствами, оборудованием, приборами, употребляемыми материалами». Грамота.ру также доставляет очередное значение слова «технология»: «Научная дисциплина, изучающая методы переработки веществ, изготовка изделий и процессы, сопровождающие эти облики службы. // Учебный предмет, держащий теоретические базы принесенной науки».
Нанотехнологии – клондайк либо панацея?

Разумеется, что приставка «нано» описывает спектр употребления нанотехнологии – нанометровые (1 нм = 10-9 мтр) масштабы, в то пора как обычная нам микроэлектроника до совершенно недавних пор функционировала с микрометровыми (1 мкм = 10-6 мтр) объектами, только сравнимо не так давно преодолев первоначально барьер в 1 мкм, а позже в сто нм (0,1 мкм).

В обывательском смысле определения «наука» и «технология» не прибывают тождественными. Можнож произнести, что разработка прибывает продуктом науки, результатом некой научно-исследовательской службы по творению «способа обработки и производства». К примеру, ежели нам необходимо разрезать мясо, мы берем ножик, точим его и переходим к делу. При всем этом мы не задумываемся о том, что наш кухонный ножик из нержавеющей замерзли прибывает плодом чьего-то научного изыскания, а точило – итог обобщения практического опыта почти всех поколений предков. По возможности, что в имеющемся, иной раз нанотехнологии будут настолько же нормальным процессом, то у нас в столовой будет самозатачивающийся ножик из наноструктурированного композита, тот или другой в случае пореза будет к тому же выделять вещества, содействующие затягиванию ранок. А на вооружении военных – ножики, тот или иной, напротив, будут наносить труднозаживающие ранения. Да-да, ведь, как знаменито, что бы ученые ни выдумали, в баста баста выходит орудие.

Но это – пока что вымысел, вероятная целься для научно-технической разработки. Теперешняя нанотехнология не попросту следует рука о руку с подходящими научными дисциплинами, применительно к тот или иной на Западе даже выдумали заглавие «нанонауки» (nanoscience), а просто не есть вне рамок научно-исследовательской деятельности. Жаждая, окончательно, отдельные разработки теснее воплощены в создание – к примеру, покрытие из микрочастиц серебра. Правда, вопросец о наиболее высочайшей бактерицидной эффективности экого покрытия остается раскрытым, по возможности, это итого только рекламный ход: благодаря медийной истерии вокруг нанотехнологий всё, что обладает приставку «нано», продается превосходнее «обычных» аналогов.

Потому возникает полностью резонный вопросец – как немал эффект от применения нанотехнологий? Ежели веровать русским боевым, не так давно испытавшим новейший боеприпас большой детонации, то взрывчатка, произведенная с подмогою нанотехнологий, в четыре однажды эффективнее обыденного тротила. Но вновь-таки, по возможности, что процесс совсем не в нанотехнологиях, а в употреблении новейшей формулы взрывчатого вещества, а термин «нанотехнологии» был использован в порядке «невыделения» из корпоративного PR-сумасшествия, где приставка «нано» служит лакмусовой бумажкой свойства разработки. С второй страны, еще в позапрошлом веке химиками водилось найдено, что физико-хим характеристики веществ зависят не только лишь от (количественного) элементного его состава, да и от его структуры. К примеру, два различных по родным свойствам вещества, пропаналь (CH3CH2CHO) и ацетон ((CH3)2CO) обладают однообразный элементный состав (C3H6O), и эких образцов можнож привести множество. Не считая данной структуры главную роль играет геометрия – то, как размещены атомы условно друг дружку. Знаменито, что молекулы 1-го и такого же вещества с разной геометрической формой, нарекаемой конформацией, владеют различными качествами, при всем этом этакие конформации, выдаваясь приятель от товарища возможной энергией, могут иметься достаточно устойчивыми вследствие возвышенности делящего их потенциального барьера. Потому бегло для себя представить, что молекулы трудных азотсодержащих веществ в определенных конформациях при окислении выделяют преимущественно энергии, чем их аналоги, владеющие другим строением. В этом смысле употребление термина «нанотехнология» для эких веществ полностью оправданно, потому что размахи их молекул могут, в принципе, достигать пары нанометров.

И всё-таки началом зарождения нанотехнологий надлежит считать 1970-е годы, иной раз разработка производства полупроводниковых микросхем умела действовать только с объектами масштабом 2-8 мкм. В 1971 году в Стране восходящего солнца имелась высказана догадка о существовании новейшего разновидности аллотропов углерода – фуллеренов. В 1973 году в Русском Союзе был проведен квантово-механический увольнение и подтверждена стабильность С60 (Бочвар Д.А., Гальперн Е.Грам.). А в 1985-ом в масс-диапазонах сажи, образующейся при дуговом разряде меж углеродными электродами, имелись обнаружены пики, подходящие 720 и 840 атомным единицам массы, отнесенные к С60 и С70, сообразно.

Это открытие всполошило ученых. Перед ими раскрывался новейший горизонт научной службы – мат-лы, состоящие из идеально обыденного вещества, но, благодаря свойской наноструктуре, владеющие принципиально новенькими качествами. Фуллереновые кристаллы показывают характеристики полупроводников, легированные сплавами – характеристики проводников, останавливающимися сверхпроводниками при гелиевых температурах. Сейчас более многообещающим направлением исследований возможных употреблений донорно-акцепторных соединений фуллеренов прибывает творение дешевых и действенных солнечных батарей, а фуллеренов с внедренными во внутреннюю полую оболочку атомов хрома либо железа – как элементной основы многообещающих магнитных накопителей.

Не считая «классического» либо бакминстер-фуллерена С60 потом имелись на теоретическом уровне предсказаны и обнаружены фуллерены с бОльшим числом атомов, а также другие аллотропы углерода – нанотрубки и графен. При этом упоминания о одномерных наноскопических структурах углерода, тот или иной с открытием Ииджимы (NEC) в 1991 году замерзли давать имя нанотрубками, вообщем разговаривая, приводились учеными и ранее, в 1950-х годах, в том числе и в СССР, но до открытия фуллеренов серьезно не воспринимались.
Нанотехнологии – клондайк либо панацея?

Этакое обилие структур соединения 1-го-единственного компонента не могло не породить вопросцев и по предлогу иных. Не считая теснее упоминавшихся микрочастиц серебра, ученым удалось найти устойчивые микрочастицы золота и иных металлов. Все-таки, углеродные микрочастицы (фуллерены) и нанотрубки занимают главенствующее площадь посреди приоритетных направлений исследований по той обычный причине, что начальный субстанция – углерод - чрезвычайно дешев. А это следовательно, что углеродная нанотехнология дозволяет сделать колоссальную надбавленную стоимость, и это сулит громадные прибыли. Конкретно потому все развитые и не чрезвычайно страны так либо по другому устремляются главными сделать родные нанотехнологии, чтоб в имеющемся завладеть как можнож огромную долю базара. Эту «нанотехнологическую лихорадку» можнож сопоставить с «золотой лихорадкой», охватившей в свойское пора южноамериканский Клондайк. Как все, достоверно, помнят, золота в Клондайке оказалось совершенно не настолько не мало, как того ждали золотоискатели и результатом «золотой лихорадки» стало множество искалеченных судеб.

Сейчас мировое общество находится в стадии предопределенной эйфории, чем, по-видимому, и разъясняется наплыв восторженных публикаций о нанотехнологиях – как бы, что-то теснее выходит, и все теснее ожидают того, что завтра-послезавтра с подмогою нанотехнологий получится решить все трудности населения земли, в том числе одолеть рак и СПИД. Но природа постоянно коварнее, а правда жизни такая, что ученых ожидает тяжелая, тщательная и дорогостоящая занятие, итог тот или другой никак не явен. Панацеи от цельных заболеваний и тем еще не удавалось изобрести никому, жаждая, вероятнее всего, ряд увлекательных задач решить наверное получится.

Одной из эких задач прибывает творение квантового компа. Напомним, что квантовый комп оперирует с кубитами, встречающими дискретное квантовое состояние, соответственное «0» и «1». Все-таки красота службы с кубитами включается в необычном свойстве квантовой суперпозиции – «смешивании» пары состояний «0» и «1» в один-одинехонек кубите, проявляющемся в том, что кубит с предопределенной вероятностью Р находится в состоянии «1» и с вероятностью 1-Р - в состоянии «0». При всем этом все операции над кубитом модифицируют вместе с тем обе эти вероятности эким образом, как если б деянья производились над цельными «находящимися» там «1» и «0».

В сентябрьском номере журнальчика Nature размещены результаты 2-ух служб: ученых из Государственного Института Стандартов и Технологий США (NIST) и Йельского института. В обоих вариантах употребляются квантовые точки – наноскопические объекты, держащие сотки-тыщи атомов в когерентном состоянии, в взаимоотношения с чем время от времени еще давать имя «искусственными атомами».

Ученым NIST удалось передать информацию от 1-го кубита – квантовой точки - к второй, с употреблением фотона. Свойское изобретение исследователи назвали «квантовой шиной» - разумеется, намекая, что его можнож будет применять для взаимоотношения кубитов снутри квантового чипа.

Принесенное извещенье, избранное мною в качестве образца (потому что наш ресурс, всё-таки, в основную очередь – компьютерный), также иллюстрирует, как тяжело следует прогресс в области нанотехнологий. Вопросец о том, как экономически действенными будут инвестиции в эту ветвь, остается раскрытым.

В имеющихся публикациях мы изведаем раскрыть подробнее предмет перспектив наноэлектроники – кроме традиционной, кремниевой, полностью возможно (но совсем не беспременно) пришествие «углеродной эры». Компания NEC, единственная, владеющая правами на коммерческое употребление нанотрубок, обещала в свойское пора выпустить на рынок основную микросхему на углеродных нанотрубках в 2010 году. Так что ожидать нам осталось совершенно всего ничего.