Kur izmanto nanotehnoloģiju? Nanotehnoloģijas: kas un kad tās izgudroja? Nanotehnoloģijas ir zinātnes nozare.

Lai cik dīvaini šis jautājums izklausītos mūsu laikos, uz to būs jāatbild. Vismaz priekš sevis. Sazinoties ar šajā nozarē iesaistītajiem zinātniekiem un speciālistiem, nonācu pie secinājuma, ka jautājums joprojām ir atklāts.

Kāds Wikipedia to definēja šādi:

Nanotehnoloģijas ir starpdisciplināra fundamentālās un lietišķās zinātnes un tehnoloģiju joma, kas nodarbojas ar teorētisko pamatojumu, praktisko pētījumu, analīzes un sintēzes metožu, kā arī produktu ar noteiktu atomu struktūru ražošanas un izmantošanas metodēm, izmantojot kontrolētas manipulācijas ar atsevišķi atomi un molekulas.

Un šī definīcija bija pirms 2 gadiem:

Nanotehnoloģijas ir lietišķās zinātnes un tehnikas nozare, kas nodarbojas ar objektu īpašību izpēti un tādu ierīču izstrādi, kuru izmēri ir nanometra kārtībā (pēc SI mērvienību sistēmas 10 -9 metri).

Populārā prese izmanto vēl vienkāršāku un vidusmēra cilvēkam saprotamāku definīciju:

Nanotehnoloģija ir tehnoloģija manipulēšanai ar vielu atomu un molekulārā līmenī.

(Man patīk īsas definīcijas :))

Vai arī šeit ir profesora G. G. Elenina (MSU, M. V. Keldisha Lietišķās matemātikas institūta RAS) definīcija:

Nanotehnoloģijas ir starpdisciplināra zinātnes nozare, kurā tiek pētīti fizikālo un ķīmisko procesu likumi telpiskajos apgabalos nanometru dimensijās, lai kontrolētu atsevišķus atomus, molekulas, molekulārās sistēmas jaunu molekulu, nanostruktūru, nanoierīču un materiālu ar īpašu fizikālu izveidē. , ķīmiskās un bioloģiskās īpašības.

Jā, kopumā viss ir diezgan skaidrs.. Bet mūsu (īpaši atzīmēju, pašmāju) skrupulais skeptiķis teiks: “Ko, katru reizi, kad tējas glāzē izšķīdinām cukura gabaliņu, vai mēs ar vielu nemanipulējam plkst. molekulārais līmenis?"

Un viņam būs taisnība. Ir nepieciešams pievienot galvenos jēdzienus, kas saistīti ar "manipulācijas kontroli un precizitāti".

Federālā zinātnes un inovāciju aģentūra “Koncepcijā par darba attīstību nanotehnoloģiju jomā Krievijas Federācijā līdz 2010. gadam” sniedz šādu definīciju:

"Nanotehnoloģijas ir metožu un paņēmienu kopums, kas nodrošina iespēju kontrolētā veidā radīt un modificēt objektus, ieskaitot komponentus, kuru izmērs ir mazāks par 100 nm, vismaz vienā dimensijā, un tā rezultātā iegūst principiāli jaunas īpašības, kas ļauj tos integrēt pilnībā funkcionējošās liela mēroga sistēmās; plašākā nozīmē šis termins aptver arī šādu objektu diagnostikas, raksturojuma un izpētes metodes.

Oho! Spēcīgi teikts!

Vai arī Krievijas Federācijas Izglītības un zinātnes ministrijas valsts sekretārs Dmitrijs Livanovs nanotehnoloģiju definē kā:

"zinātnisku, tehnoloģisku un rūpniecisku zonu kopums, kas ir apvienots vienā kultūrā, pamatojoties uz darbībām ar vielu atsevišķu molekulu un atomu līmenī."

Vienkāršs skeptiķis ir apmierināts, bet skeptiķis-speciālists teiks: “Vai tās nav tās pašas nanotehnoloģijas, ar kurām nemitīgi nodarbojas tradicionālā ķīmija vai molekulārā bioloģija un daudzas citas zinātnes jomas, radot jaunas vielas, kurās tiek noteiktas to īpašības un struktūra ar nanoizmēra objektiem, kas savienoti noteiktā veidā?”

Ko darīt? Mēs saprotam, kas ir “nanotehnoloģija”... mēs to jūtam, varētu teikt.. Mēģināsim definīcijai pievienot vēl pāris terminus.

Occam skuveklis

Nanotehnoloģijas: jebkura tehnoloģija tādu produktu radīšanai, kuru patēriņa īpašības nosaka nepieciešamība kontrolēt un manipulēt ar atsevišķiem nanoizmēra objektiem.

Īss un rezerves? Paskaidrosim definīcijā lietotos terminus:

"Jebkurš": Šis termins ir paredzēts dažādu zinātnes un tehnoloģiju nozaru speciālistu saskaņošanai. No otras puses, šis termins uzliek par pienākumu organizācijām, kas kontrolē nanotehnoloģiju attīstības budžetu, rūpēties par visdažādāko jomu finansēšanu. Tostarp, protams, molekulārās biotehnoloģijas. (Bez nepieciešamības šo virzienu nosaukumam mākslīgi pievienot priedēkli “nano-”). Uzskatu to par diezgan svarīgu terminu situācijai ar nanotehnoloģiju mūsu valstī pašreizējā stadijā :).

"Patērētāju īpašums" (jūs, protams, varat izmantot tradicionālo terminu “Patērētāja vērtība” — kā vēlaties): produktu radīšanai, izmantojot tādas progresīvas metodes kā vielas kontrole un manipulācijas nanomērogā, vajadzētu piešķirt dažas jaunas patērētāja īpašības vai ietekmēt produktu cenu. produktiem, pretējā gadījumā tas kļūst bezjēdzīgs.

Ir arī skaidrs, ka, piemēram, nanocaurules, kurās viena no lineārajām dimensijām atrodas tradicionālo izmēru reģionā, arī ietilpst šajā definīcijā. Tajā pašā laikā pašiem izveidotajiem produktiem var būt jebkurš izmērs - no “nano” līdz tradicionālajam.

"individuāli": šī termina klātbūtne atņem definīciju no tradicionālās ķīmijas un nepārprotami prasa vismodernāko zinātnisko, metroloģisko un tehnoloģisko rīku klātbūtni, kas spēj nodrošināt kontroli pār atsevišķiem un, ja nepieciešams, pat konkrētiem nanoobjektiem. Tieši ar individuālu kontroli mēs iegūstam objektus, kuriem ir patērētāju novitāte. Varētu iebilst, ka, piemēram, daudzām no esošajām tehnoloģijām īpaši smalku materiālu rūpnieciskai ražošanai šāda kontrole nav nepieciešama, taču tā ir tikai no pirmā acu uzmetiena; patiesībā sertificēts Ultradispersu materiālu ražošanai noteikti ir jākontrolē atsevišķu daļiņu izmērs.

"Kontrole" , bez "Manipulācija" paplašina definīciju uz tā saukto. "iepriekšējās paaudzes" nanotehnoloģijas.
"Kontrole" kopā ar "Manipulācija" paplašina definīciju, iekļaujot tajā progresīvās nanotehnoloģijas.

Tātad, ja mēs spējam atrast konkrētu nano izmēra objektu, kontrolēt un, ja nepieciešams, mainīt tā struktūru un savienojumus, tad tā ir “nanotehnoloģija”. Ja mēs iegūstam nano izmēra objektus bez šādas kontroles iespējas (pār konkrētiem nanoobjektiem), tad tā nav nanotehnoloģija vai labākajā gadījumā “iepriekšējās paaudzes” nanotehnoloģija.

"Nano izmēra objekts": atoms, molekula, supramolekulāra veidošanās.

Kopumā definīcija mēģina saistīt zinātni un tehnoloģijas ar ekonomiku. Tie. atbilst nanoindustrijas attīstības programmas galveno mērķu sasniegšanai: uz progresīvām pētniecības un ražošanas metodēm balstītu tehnoloģiju radīšana, kā arī sasniegto sasniegumu komercializācija.

Ar katru dienu mēs tuvojamies neizbēgamai revolūcijai, ko nes nanotehnoloģijas. Mēs radām jaunas ierīces, iegūstam unikālus materiālus, par kuriem iepriekš nebijām domājuši. Nanotehnoloģiju izmantošana ikdienas dzīvē ir ļāvusi mainīt mums pazīstamo objektu formu. Tā rezultātā mēs ieguvām pilnīgi atšķirīgas, bet noderīgas vielas īpašības. Apkārtējā realitāte kļūst mazāk bīstama un labvēlīgāka ērtai dzīvei. Labs piemērs: lietoto elektrisko ierīču parasto izmēru samazināšana līdz nanodaļiņu izmēram, kas cilvēka acij nav redzams. Datori kļūst mazāki, bet daudz jaudīgāki. Nanotehnoloģijas ikdienā un rūpniecībā ir ļāvušas būtiski mainīt visu, kas ir mums apkārt.

Vai ir iespējams izveidot tādu mākslīgā intelekta formu, kas spēj apmierināt visas mūsu vajadzības? Atbilde slēpjas jaunāko sasniegumu racionālā pielietošanā. Nanotehnoloģijas ir nākotnes ceļš, jo tās skar katru mūsu dzīves aspektu. Nanotehnoloģiju izmantošana piedāvā daudzas iespējas, taču rada arī vairākas bažas.

Logs uz nanopasauli

Elektronu mikroskops ļauj ieskatīties mikropasaulē. Bez īpaša aprīkojuma nanotehnoloģijas ikdienā ir ļoti grūti uzreiz pamanīt, jo tās ir tik mazas, ka ar neapbruņotu aci tās nevar atšķirt. Tieši šādos mērogos vielām piemīt visneparastākās un negaidītākās īpašības. Šādu īpašību izmantošana sola unikālu tehnoloģisku revolūciju. Tie sniedz radikāli jaunas iespējas, piemēram, kontrolēt cilvēka ķermeni un vidi.

Nanotehnoloģiju vēsture

Viss sākās 20. gadsimta 80. gados ar rīka, ko sauc par skenēšanu (STM), izgudrošanu. Profesors Džeimss Dzimževskis visu savu profesionālo mūžu ir pavadījis nanomēroga pasaulē. Viņš ir viens no pirmajiem cilvēkiem pasaulē, kuram ir iespēja pētīt matēriju neticami mazu daudzumu, milimetra miljono daļu, līmenī. Šie mikroskopi ļauj pētīt virsmu tāpat, kā lasa akls.Tad neviens nevarēja aizdomāties, cik nanotehnoloģijas noderēs ikdienā un rūpniecībā.

Darbības ar nanodaļiņām princips

Skenējošs mikroskops izmanto zondi, kuras biezums ir 1 atoms. Kad tas nokļūst tikai dažu nanometru attālumā no parauga, elektroni tiek apmainīti ar tuvāko nanodaļiņu. Šo parādību sauc par tuneļa efektu. Vadības sistēma fiksē tuneļa strāvas lieluma izmaiņas, un, pamatojoties uz šo informāciju, tiek veikta precīzāka pētāmā parauga virsmas topogrāfijas konstrukcija. Programmatūra ļauj iegūtos datus pārvērst attēlā, kas dod zinātniekiem atslēgu uz jaunu pasauli, izmantojot nanotehnoloģiju ikdienā un citās nozarēs.

Pēc Džeimsa Dzimževska teiktā, pateicoties skenējošajam elektronu mikroskopam, zinātnieki pirmo reizi saņēma atomu un molekulu attēlus un varēja izpētīt to formu. Tā bija īsta revolūcija zinātnē, jo zinātnieki uz daudzām lietām sāka raudzīties pavisam citādi, pievēršot uzmanību atsevišķu atomu īpašībām, nevis miljoniem un miljardiem daļiņu, kā tas bija agrāk.

Pirmie atklājumi

Jauno tehnoloģiju izmantošana ir radījusi pārsteidzošu atklājumu. Kad ierīce atradās 1 nanometra attālumā no atoma, starp to un atomu izveidojās saite. Šī funkcija ļāva atrast veidu, kā pārvietot atsevišķas mikrodaļiņas. Pateicoties šim atklājumam, kļuva iespējams izmantot nanotehnoloģiju ērtai dzīvei.

Kā skaidro Kalifornijas universitātes profesors Džeimss Džimževskis, tuneļa skenēšanas mikroskops ļāva praktiski pieskarties molekulām un atomiem. Pirmo reizi zinātnieki spēja manipulēt ar atomiem uz matērijas virsmas un radīt struktūras, kas iepriekš nebija iedomājamas.

Šis jaunatklātais atklājums (spēja novērot un manipulēt ar mazākajām daļiņām, kas veido vielu) ir ļāvis izmantot nanotehnoloģiju visās nozarēs bez izņēmuma.

Nanotehnoloģiju attīstība

Fiziķis un filozofs Etins Klins uzskata, ka tehnoloģiskā izrāviena iespēja, izmantojot nanotehnoloģiju, ir diezgan reāla, taču daudzējādā ziņā tā ir balstīta uz zinātnieka entuziasmu.

Kā saka fiziķis un filozofs Etins Klins, no brīža, kad eksperimentāli tika apstiprināta atomu esamība, līdz brīdim, kad kļuva iespējams ar tiem manipulēt, ir pagājuši mazāk nekā 100 gadi. Zinātniekiem paveras iespējas, par kurām viņi nekad nebūtu domājuši. Tikai pateicoties tam, visu attīstīto valstu valdība sāka izrādīt interesi par attiecīgajām zinātnēm. Viss sākās ar amerikāņu iniciatīvu 2002. gadā, ko uzsāka fiziķi Roka un Benbridžs. Šie zinātnieki nāca klajā ar traku ideju, ka, pateicoties nanotehnoloģijām, cilvēce spēs atrisināt visas problēmas, ar kurām tā saskaras.

Šis paziņojums bija stimuls daudzu pētījumu sākšanai, kas ļāva īstenot tādas progresīvas zinātnes un tehnoloģiju jomas kā mikroelektronika, datorzinātne, kodolenerģijas pētījumi, mikrobioloģija, lāzertehnoloģijas, medicīna un daudz kas cits.

Nanotehnoloģijas: piemēri

Ikdienā ir tik daudz neredzamu, bet ļoti svarīgu vielu, par kuru klātbūtni mēs pat nenojaušam! Apskatīsim spilgtākos piemērus:

• Zobu pasta. Iepriekš neviens nedomāja par to, kāpēc zobu tīrīšanas līdzekļi atšķiras. Tas viss ir izskaidrojams ar noteiktu nanodaļiņu klātbūtni. Piemēram, kalcija hidroksiapatīts, kas ir neredzams ar neapbruņotu aci, palīdz atjaunot bojāto emalju un aizsargāt zobus no kariesa.

• Auto krāsa. Mūsdienu automašīnu krāsas, pateicoties nanodaļiņām, spēj nosegt seklas skrāpējumus un citus uz virsbūves izveidojušos dobumus. Tie satur mikroskopiskas bumbiņas, kas nodrošina šo efektu.

/TK 229 nanotehnoloģija nozīmē:

• zināšanas un kontrole par procesiem, kas parasti ir 1 nm mērogā, bet neizslēdzot skalas zem 100 nm vienā vai vairākās dimensijās, kur izmēra efekta (parādība) ieviešana rada jaunu pielietojumu iespējamību;
• objektu un materiālu īpašību izmantošana nanometru mērogā, kas atšķiras no brīvo atomu vai molekulu īpašībām, kā arī no vielas, kas sastāv no šiem atomiem vai molekulām, īpašībām, lai izveidotu progresīvākus materiālus, ierīces, sistēmas kas apzinās šīs īpašības.

2. Saskaņā ar “Koncepciju par darba attīstību nanotehnoloģiju jomā Krievijas Federācijā laika posmam līdz 2010. gadam” (g.) nanotehnoloģijas tiek definētas kā metožu un paņēmienu kopums, kas nodrošina spēju radīt un kontrolēti modificēt objektus, tostarp komponentus, kuru izmēri ir mazāki par 100 nm, vismaz vienā dimensijā, un tā rezultātā saņemt principiāli jaunas īpašības, ļaujot tos integrēt pilnībā funkcionējošās lielāka mēroga sistēmās.

Nanotehnoloģiju praktiskais aspekts ietver tādu ierīču un to sastāvdaļu ražošanu, kas nepieciešamas atomu, molekulu un nanodaļiņu radīšanai, apstrādei un manipulācijām ar tām. Saprotams, ka objektam nav obligāti jābūt vismaz vienam lineāram izmēram, kas mazāks par 100 nm – tie var būt makroobjekti, kuru atomu struktūra ir kontrolēti veidota ar izšķirtspēju atsevišķu atomu līmenī vai satur nano- objektus. Plašākā nozīmē šis termins aptver arī šādu objektu diagnostikas, raksturojuma un izpētes metodes.

Nanotehnoloģijas kvalitatīvi atšķiras no tradicionālajām disciplīnām, jo ​​šādos mērogos parastās, makroskopiskās vielas apstrādes tehnoloģijas bieži vien nav izmantojamas, un mikroskopiskās parādības, kas ir niecīgi vājas parastajos mērogos, kļūst daudz nozīmīgākas: atsevišķu atomu un molekulu vai agregātu īpašības un mijiedarbība. molekulu (piemēram, Van spēki -der Waals), kvantu efekti.

Nanotehnoloģijas un jo īpaši molekulārās tehnoloģijas ir jaunas, ļoti maz izpētītas disciplīnas. Lielākie šajā jomā prognozētie atklājumi vēl nav veikti. Tomēr notiekošie pētījumi jau dod praktiskus rezultātus. Progresīvu zinātnes sasniegumu izmantošana nanotehnoloģijā ļauj to klasificēt kā augsto tehnoloģiju.

Šīs iespējas teorētiskās izpētes laikā radās hipotētiski pastardienas scenāriji, kuros tiek pieņemts, ka nanoroboti absorbēs visu Zemes biomasu, īstenojot savu pašvairošanās programmu (tā saukto “pelēko goo” jeb “pelēko putru”).

Pirmie pieņēmumi par iespēju pētīt objektus atomu līmenī ir atrodami Īzaka Ņūtona grāmatā “Optika”, kas izdota 1704. gadā. Grāmatā Ņūtons pauž cerību, ka nākotnes mikroskopi kādu dienu spēs izpētīt "ķermeņu noslēpumus".

Terminu “nanotehnoloģija” pirmo reizi izmantoja Norio Taniguči 1974. gadā. Viņš izmantoja šo terminu, lai aprakstītu vairāku nanometru lielu produktu ražošanu. Astoņdesmitajos gados Ēriks K. Drekslers savās grāmatās lietoja šo terminu: "Radīšanas mašīnas: nākošais nanotehnoloģiju laikmets" ("Radīšanas dzinēji: nākošais nanotehnoloģiju laikmets") Un "Nanosistēmas: molekulārās iekārtas, ražošana un skaitļošana". Viņa pētījumos centrālo vietu ieņēma matemātiskie aprēķini, ar kuru palīdzību bija iespējams analizēt vairāku nanometru lielu ierīču darbību.

Pamatnoteikumi

Nesen tika atklāts, ka berzes likumi makro un nano pasaulē izrādījās līdzīgi.

Nanodaļiņas

Mūsdienu tendence uz miniaturizāciju ir parādījusi, ka vielai var būt pilnīgi jaunas īpašības, ja paņem ļoti mazu šīs vielas daļiņu. Daļiņas, kuru izmērs ir no 1 līdz 100 nanometriem, parasti sauc par "nanodaļiņām". Piemēram, izrādījās, ka dažu materiālu nanodaļiņām ir ļoti labas katalītiskās un adsorbcijas īpašības. Citiem materiāliem piemīt pārsteidzošas optiskās īpašības, piemēram, saules bateriju ražošanai tiek izmantotas īpaši plānas organisko materiālu plēves. Šādas baterijas, lai gan tām ir salīdzinoši zema kvantu efektivitāte, ir lētākas un var būt mehāniski elastīgas. Ir iespējams panākt mākslīgo nanodaļiņu mijiedarbību ar dabīgiem nano izmēra objektiem – olbaltumvielām, nukleīnskābēm u.c. Rūpīgi attīrītas nanodaļiņas var pašas salikties noteiktās struktūrās. Šī struktūra satur stingri sakārtotas nanodaļiņas, un tai bieži ir arī neparastas īpašības.

Nanoobjekti tiek iedalīti 3 galvenajās klasēs: trīsdimensiju daļiņas, kas iegūtas, eksplodējot vadītājus, plazmas sintēzi, plānu kārtiņu reducēšanu utt.; divdimensiju objekti - plēves, kas ražotas ar molekulāro pārklāšanu, CVD, ALD, jonu nogulsnēšanos utt.; viendimensionāli objekti - ūsas, šos objektus iegūst ar molekulārās slāņošanas metodi, ievadot vielas cilindriskās mikroporās u.c.. Ir arī nanokompozīti - materiāli, ko iegūst, ievadot nanodaļiņas jebkurās matricās. Šobrīd plaši izmantota tikai mikrolitogrāfijas metode, kas dod iespēju uz matricu virsmas iegūt plakanas salas objektus ar izmēru 50 nm, to izmanto elektronikā; CVD un ALD metodi galvenokārt izmanto mikronu plēvju izveidošanai. Citas metodes galvenokārt izmanto zinātniskiem nolūkiem. Īpaši ievērības cienīgas ir jonu un molekulārās slāņošanas metodes, jo ar to palīdzību ir iespējams izveidot reālus monoslāņus.

Īpašu klasi veido gan dabiskas, gan mākslīgas izcelsmes organiskās nanodaļiņas.

Tā kā daudzas nanodaļiņu fizikālās un ķīmiskās īpašības, atšķirībā no beztaras materiāliem, ir ļoti atkarīgas no to izmēra, pēdējos gados ir radusies liela interese par nanodaļiņu izmēra mērīšanas metodēm šķīdumos: nanodaļiņu trajektoriju analīze, dinamiskā gaismas izkliede, sedimentācija. analīze, ultraskaņas metodes.

Nanodaļiņu pašorganizēšanās

Viens no svarīgākajiem jautājumiem, ar ko saskaras nanotehnoloģijas, ir tas, kā piespiest molekulas grupēties noteiktā veidā, pašorganizēties, lai galu galā iegūtu jaunus materiālus vai ierīces. Ar šo problēmu nodarbojas ķīmijas nozare – supramolekulārā ķīmija. Tā pēta nevis atsevišķas molekulas, bet mijiedarbību starp molekulām, kas var noteiktā veidā sakārtot molekulas, radot jaunas vielas un materiālus. Tas ir iepriecinoši, ka dabā patiešām pastāv līdzīgas sistēmas un līdzīgi procesi. Tādējādi ir zināmi biopolimēri, kas var organizēties īpašās struktūrās. Viens piemērs ir olbaltumvielas, kas var ne tikai salocīt lodveida formā, bet arī veidot kompleksus - struktūras, kas ietver vairākas olbaltumvielu molekulas. Jau pastāv sintēzes metode, kas izmanto DNS molekulas specifiskās īpašības. Tiek ņemta komplementārā DNS (cDNS), un ar vienu no galiem tiek savienota molekula A vai B. Mums ir 2 vielas: ----A un ----B, kur ---- ir parasts a attēls. viena DNS molekula. Tagad, ja sajaucat šīs 2 vielas, starp diviem atsevišķiem DNS pavedieniem veidojas ūdeņraža saites, kas piesaistīs molekulas A un B viena otrai. Aptuveni attēlosim iegūto savienojumu: ====AB. Pēc procesa pabeigšanas DNS molekulu var viegli noņemt.

Aglomerātu veidošanās problēma

Daļiņām, kuru izmēri ir aptuveni nanometri, vai nanodaļiņām, kā tās sauc zinātnieku aprindās, ir viena īpašība, kas ievērojami kavē to izmantošanu. Tie var veidot aglomerātus, tas ir, salipt kopā. Tā kā nanodaļiņas ir perspektīvas keramikas un metalurģijas nozarēs, šī problēma ir jārisina. Viens no iespējamiem risinājumiem ir disperģētāju, piemēram, amonija citrāta (ūdens šķīdums), imidazolīna, oleīnspirta (ūdenī nešķīstoša) izmantošana. Tos var pievienot barotnei, kas satur nanodaļiņas. Tas ir sīkāk apspriests avotā “Organic Additives And Ceramic Processing”, D. J. Shanefield, Kluwer Academic Publ., Boston (angļu valodā).

Jaunākie sasniegumi

Nanomateriāli

Materiāli, kas izstrādāti uz nanodaļiņu bāzes ar unikālām īpašībām, kas izriet no to komponentu mikroskopiskajiem izmēriem.

• Oglekļa nanocaurules ir paplašinātas cilindriskas struktūras ar diametru no viena līdz vairākiem desmitiem nanometru un garumu līdz vairākiem centimetriem, kas sastāv no vienas vai vairākām sešstūra grafīta plaknēm (grafēniem), kas velmētas caurulē un parasti beidzas ar puslodes galvu.

• Fullerēni ir molekulāri savienojumi, kas pieder pie oglekļa allotropo formu klases (citi ir dimants, karbīns un grafīts) un ir izliekti slēgti daudzskaldņi, kas sastāv no pāra skaita trīskoordinētu oglekļa atomu.

• Grafēns ir oglekļa atomu vienslānis, kas iegūts 2004. gada oktobrī Mančestras Universitātē. Grafēnu var izmantot kā molekulāro detektoru (NO 2), kas ļauj noteikt atsevišķu molekulu ienākšanu un aiziešanu. Grafēna lādiņu nesējiem ir augsta mobilitāte istabas temperatūrā, kā dēļ, tiklīdz ir atrisināta joslu spraugas veidošanās problēma šajā pusmetālā, grafēns izrādās daudzsološs materiāls, kas aizvieto silīciju integrālajās shēmās.

• Nanokristāli

• Aerogrāfīts ir cietākais materiāls

• Nanoakumulatori - 2005. gada sākumā Altair Nanotechnologies (ASV) paziņoja par inovatīva nanotehnoloģiskā materiāla izveidi litija jonu akumulatoru elektrodiem. Baterijām ar Li 4 Ti 5 O 12 elektrodiem uzlādes laiks ir 10-15 minūtes. 2006. gada februārī uzņēmums sāka ražot akumulatorus savā Indiānas rūpnīcā. Martā Altairnano un Boshart Engineering noslēdza vienošanos par kopīgu elektriskā transportlīdzekļa izstrādi. Maijā veiksmīgi tika pabeigti automobiļu nanoakumulatoru testi. Jūlijā Altair Nanotechnologies saņēma pirmo pasūtījumu litija jonu akumulatoru piegādei elektriskajiem transportlīdzekļiem.
• Pašattīrošas virsmas, kuru pamatā ir lotosa efekts.

Pētījuma metodes

Tā kā nanotehnoloģijas ir starpdisciplināra zinātne, zinātniskajā izpētē tiek izmantotas tādas pašas metodes kā “klasiskajā” bioloģijā, ķīmijā un fizikā. Viena no salīdzinoši jaunajām pētniecības metodēm nanotehnoloģiju jomā ir skenējošās zondes mikroskopija. Šobrīd pētniecības laboratorijās tiek izmantoti ne tikai “klasiskie” zondes mikroskopi, bet arī SPM kombinācijā ar optiskajiem mikroskopiem, elektronu mikroskopiem, Ramana izkliedes un fluorescences spektrometriem un ultramikrotomiem (lai iegūtu materiālu trīsdimensiju struktūru).

Skenējošās zondes mikroskopija

Viena no nanoobjektu pētīšanas metodēm ir skenējošās zondes mikroskopija. Optiskās metodes tiek ieviestas skenējošās zondes mikroskopijas ietvaros.

Virsmas īpašību pētījumi, izmantojot skenēšanas zondes mikroskopu (SPM), tiek veikti gaisā atmosfēras spiedienā, vakuumā un pat šķidrumā. Dažādas SPM tehnikas ļauj pētīt gan vadošus, gan nevadošus objektus. Turklāt SPM atbalsta kombināciju ar citām pētniecības metodēm, piemēram, klasisko optisko mikroskopiju un spektrālajām metodēm.

Veicot šādas manipulācijas, rodas vairākas tehniskas grūtības. Jo īpaši ir nepieciešams radīt īpaši augstu vakuuma apstākļus (10–11 Torr), substrātu un mikroskopu nepieciešams atdzesēt līdz īpaši zemai temperatūrai (4-10 K), pamatnes virsmai jābūt atomiski tīrai un atomiski gluda, kurai tiek izmantotas īpašas tā sagatavošanas metodes. Substrāta dzesēšana tiek veikta, lai samazinātu nogulsnēto atomu virsmas difūziju, mikroskopa dzesēšana ļauj atbrīvoties no termiskās novirzes.

Lai atrisinātu problēmas, kas saistītas ar precīzu topogrāfijas mērījumu, virsmas īpašībām un nanoobjektu manipulācijām, izmantojot skenējošā atomspēka mikroskopa zondi, tika piedāvāta uz iezīmēm orientētās skenēšanas (FOS) metodoloģija. OOS pieeja ļauj automātiski ieviest augšupēju nanotehnoloģiju, tas ir, nanoierīču elementu montāžas tehnoloģiju. Šajā gadījumā darbs tiek veikts istabas temperatūrā, jo OOS nosaka dreifa ātrumu reāllaikā un kompensē novirzes radīto pārvietojumu. Uz vairāku zonžu instrumentiem OOS ļauj secīgi uzklāt nanoobjektam jebkuru analītisko un tehnoloģisko zondu skaitu, kas ļauj izveidot sarežģītus nanotehnoloģiskos procesus, kas sastāv no liela skaita mērīšanas, tehnoloģiskām un kontroles operācijām.

Tomēr vairumā gadījumu nav nepieciešams manipulēt ar atsevišķiem atomiem vai nanodaļiņām, un interesējošo objektu izpētei pietiek ar parastajiem laboratorijas apstākļiem.

Nanomedicīna un ķīmiskā rūpniecība

Mūsdienu medicīnas virziens, kas balstīts uz nanomateriālu un nanoobjektu unikālo īpašību izmantošanu, lai izsekotu, izstrādātu un modificētu cilvēka bioloģiskās sistēmas nanomolekulārā līmenī.

• Zāļu molekulu un precīzi noteiktas formas farmakoloģisko preparātu (bis-peptīdu) rūpnieciskā sintēze.

Datori un mikroelektronika

• Centrālās procesora bloki - 2007. gada 15. oktobrī Intel paziņoja par jauna procesora prototipa izstrādi, kas satur mazāko konstrukcijas elementu, kura izmērs ir aptuveni 45 nm. Nākotnē uzņēmums plāno sasniegt konstrukcijas elementu izmērus līdz 5 nm. Intel galvenais konkurents AMD arī ilgstoši izmanto nanotehnoloģiskos procesus, kas izstrādāti kopīgi ar IBM, lai ražotu savus procesorus. Raksturīga atšķirība no Intel izstrādes ir papildu izolācijas slāņa SOI izmantošana, kas novērš strāvas noplūdi tranzistoru veidojošo konstrukciju papildu izolācijas dēļ. Jau ir pieejami procesoru paraugi ar 32 nm tranzistoriem un prototipi ar 22 nm.

• Cietie diski - 2007. gadā Pīters Grunbergs un Alberts Fērts saņēma Nobela prēmiju fizikā par GMR efekta atklāšanu, kas ļauj ierakstīt datus cietajos diskos ar atomu informācijas blīvumu.

• Skenējošās zondes mikroskops ir augstas izšķirtspējas mikroskops, kura pamatā ir konsoles adatas (zondes) mijiedarbība ar pētāmā parauga virsmu. Parasti mijiedarbība attiecas uz konsoles piesaisti vai atgrūšanu no virsmas van der Vāla spēku dēļ. Bet, izmantojot īpašus konsoles, ir iespējams izpētīt virsmas elektriskās un magnētiskās īpašības. SPM var pārbaudīt gan vadošas, gan nevadošas virsmas, pat caur šķidruma slāni, kas ļauj strādāt ar organiskajām molekulām (DNS). Skenēšanas zondes mikroskopu telpiskā izšķirtspēja ir atkarīga no izmantoto zondu īpašībām. Izšķirtspēja sasniedz atomu horizontāli un ievērojami pārsniedz to vertikāli.

• Oscilatora antena - 2005. gada 9. februārī Bostonas Universitātes laboratorijā tika iegūta oscilatora antena, kuras izmēri ir 1 mikrons. Šai ierīcei ir 5000 miljoni atomu, un tā spēj svārstīties ar 1,49 gigahercu frekvenci, kas ļauj tai pārraidīt milzīgus informācijas apjomus.

• Plasmoni ir brīvo elektronu kolektīvās vibrācijas metālā. Par plazmonu ierosmes raksturīgo iezīmi var uzskatīt tā saukto plazmonu rezonansi, ko 20. gadsimta sākumā pirmo reizi prognozēja Mie. Plazmona rezonanses viļņa garums, piemēram, sfēriskai sudraba daļiņai ar diametru 50 nm, ir aptuveni 400 nm, kas norāda uz iespēju reģistrēt nanodaļiņas tālu aiz difrakcijas robežas (starojuma viļņa garums ir daudz lielāks par daļiņu izmēru). Gada sākumā, pateicoties straujajam progresam nano izmēra daļiņu izgatavošanas tehnoloģijā, tika dots impulss jaunas nanotehnoloģijas jomas - nanoplazmonikas - attīstībai. Izrādījās, ka elektromagnētisko starojumu iespējams pārraidīt pa metāla nanodaļiņu ķēdi, izmantojot plazmona svārstību ierosmi.

Robotika

• Molekulārie rotori ir sintētiski nanomēroga motori, kas var radīt griezes momentu, ja tiem tiek pievadīts pietiekami daudz enerģijas.

• Molekulārie dzenskrūves ir nanoizmēra dzenskrūves formas molekulas, kas spēj veikt rotējošu kustību to īpašās formas dēļ, kas ir līdzīga makroskopiskā propellera formai.

• Kopš 2006. gada RoboCup projekta (futbola čempionāts starp robotiem) ietvaros ir parādījusies nominācija “Nanogrammas konkurss”, kurā spēles laukums ir kvadrāts ar 2,5 mm malu. Maksimālais atskaņotāja izmērs ir ierobežots līdz 300 mikroniem.

Koncepcijas ierīces

• Nokia Morph ir nākotnes mobilo tālruņu projekts, ko kopīgi izveidojuši Nokia R&D un Kembridžas Universitāte, pamatojoties uz nanotehnoloģisko materiālu izmantošanu.

Nanotehnoloģiju nozare

Vairāki pētnieki norāda, ka nespeciālistu negatīvā attieksme pret nanotehnoloģiju var būt saistīta ar reliģiozitāti, kā arī bažām par nanomateriālu toksicitāti. Īpaši tas attiecas uz plaši reklamēto koloidālo sudrabu, kura īpašības un drošība ir ļoti apšaubāma.

Pasaules sabiedrības reakcija uz nanotehnoloģiju attīstību

Nanotehnoloģiju attīstības seku tēma kļūst par filozofisko pētījumu objektu. Tādējādi nanotehnoloģiju attīstības perspektīvas tika apspriestas 2007. gadā WTA rīkotajā starptautiskajā futuroloģiskajā konferencē Transvision.

Krievijas sabiedrības reakcija uz nanotehnoloģiju attīstību

2007. gada 26. aprīlis Krievijas prezidents Vladimirs Putins uzrunā Federālajai asamblejai nanotehnoloģiju nosauca par "augstāko prioritāro virzienu zinātnes un tehnoloģiju attīstībā". Viņš norādīja, ka lielākajai daļai krievu nanotehnoloģijas mūsdienās ir "kaut kāda veida abstrakcija, piemēram, kodolenerģija 30. gados".

Tad vairākas Krievijas sabiedriskās organizācijas paziņo par nepieciešamību attīstīt nanotehnoloģiju.

2008. gada 8. oktobris tika izveidota “Krievijas nanotehnoloģiju biedrība”, kuras uzdevumos ietilpst “Krievijas sabiedrības izglītošana nanotehnoloģiju jomā un labvēlīga sabiedriskā viedokļa veidošana par labu valsts nanotehnoloģiju attīstībai”.

2009. gada 6. oktobris Prezidents Dmitrijs Medvedevs, atklājot Starptautisko nanotehnoloģiju forumu Maskavā, sacīja: “Galvenais, lai nenotiktu labi zināmais scenārijs - pasaules ekonomika sāk augt, palielinās eksporta potenciāls, un nav vajadzīgas nekādas nanotehnoloģijas un enerģija. var turpināt pārdot. Šāds scenārijs mūsu valstij būtu vienkārši postošs. Mums visiem ir jānodrošina, lai nanotehnoloģijas kļūtu par vienu no spēcīgākajām ekonomikas nozarēm. Tieši uz šādu attīstības scenāriju es jūs aicinu,” uzrunājot foruma dalībniekus, uzsvēra D. Medvedevs. Vienlaikus prezidents īpaši atzīmēja, ka "kamēr šis (valsts) atbalsts (uzņēmējdarbībai) ir paviršs, kamēr mēs neesam spējuši aptvert šī darba būtību, mums šis darbs ir jāorganizē." D. Medvedevs arī uzsvēra, ka Rusnano šiem mērķiem līdz 2015. gadam atvēlēs 318 miljardus rubļu. D. Medvedevs ierosināja Izglītības un zinātnes ministrijai palielināt specialitāšu skaitu saistībā ar pieaugošo nepieciešamību pēc kvalificēta personāla nanotehnoloģiju jomā, kā arī izveidot valsts pasūtījumu inovācijām un atvērt “zaļo koridoru” augstas tehnoloģiju preces.

Nanotehnoloģijas mākslā

Vairāki amerikāņu mākslinieces Natašas Vitas Moras darbi attiecas uz nanotehnoloģiju tēmām.

Krievu grupas Re-Zone kompozīcija “Nanobots” ir veltīta nanorobotiem un to lomai sociālajā progresā.

Nanotehnoloģijas zinātniskajā fantastikā

Krievu rakstnieka N.Ļeskova pazīstamajā darbā “Kreisais” (gads) ir interesants fragments:

Palielinājumu 5 000 000 reižu nodrošina mūsdienu elektronu un atomu spēka mikroskopi, kas tiek uzskatīti par galvenajiem nanotehnoloģiju instrumentiem. Tādējādi literāro varoni Leftiju var uzskatīt par pirmo “nanotehnologu” vēsturē.

Dažas nanotehnoloģiju nekontrolētas attīstības negatīvās sekas ir aprakstītas M. Crichton (“Swarm”), S. Lem (“Pārbaude uz vietas” un “Miers uz zemes”), S. Lukjaņenko (“Nav ko dalīt ”).

Zinātniskās fantastikas seriālā Stargate SG-1 viena no tehnoloģiski un sociāli progresīvākajām sacīkstēm ir “replikatoru” sacīkstes, kas radās seno neveiksmīgās pieredzes rezultātā dažādu nanotehnoloģiju pielietojumu izmantošanā un aprakstīšanā. Filmā The Day the Earth Stood Still, kurā galvenajā lomā ir Keanu Reeves, citplanētiešu civilizācija piespriež cilvēcei nāvi un gandrīz iznīcina visu uz planētas, izmantojot pašizveidojošus nanoreplicējošus kukaiņus, kas aprij visu, kas ir viņu ceļā.

Filmās "Terminators 2" un "Terminators 3" nanotehnoloģijas tiek prezentētas robotu "T-1000" un "Te-X" formā.

Forumi un izstādes

Rusnano 2010

Pirmais starptautiskais nanotehnoloģiju forums Krievijā Rusnanotech notika 2008. gadā, kas vēlāk kļuva par ikgadēju notikumu. Darbs pie Starptautiskā nanotehnoloģiju foruma organizēšanas tika veikts saskaņā ar Valsts korporācijas "Rusnanotech" Uzraudzības padomes 31. janvārī apstiprināto koncepciju un Krievijas Federācijas valdības dekrētu Nr. 1169-r, datēts ar 08. 12/2008 Forums notika no 2008. gada 3. līdz 5. decembrim Maskavā Centrālajā izstāžu kompleksā "Expocentre". Foruma programma sastāvēja no biznesa daļas, zinātnes un tehnoloģiju sadaļām, plakātu prezentācijām, Starptautiskā jauno zinātnieku zinātnisko darbu konkursa nanotehnoloģiju jomā dalībnieku ziņojumiem un izstādes.

Kopumā foruma pasākumos piedalījās 9024 dalībnieki un viesi no Krievijas un 32 ārvalstīm, tostarp:

• Foruma kongresa daļā 4048 dalībnieki
• 4212 izstādes apmeklētāji
• 559 stenda dežurants
• Foruma darbu atspoguļoja 205 mediju pārstāvji

Nanotehnoloģiju kritika

Nanotehnoloģiju kritika ir vērsta galvenokārt divos virzienos:

Skatīt arī

• Spinhenge@home - izplatīts skaitļošanas projekts nanotehnoloģiju jomā (Molekulārie magnēti: Magnētisma nanolīmeņu kontrole)
• Nanotehnoloģiju ietekmes izpēte ( Angļu)

Literatūra

• Alfimova M.M. Izklaidējoša nanotehnoloģija. - M.: Binom, 2011. - 96. lpp.
• Golovins Yu.I. Nanopasaule bez formulām. - M.: Binoms, 2012. - 543. lpp.
• Gudilins E.A. un utt. Nanopasaules bagātība. Fotoreportāža no matērijas dzīlēm. - M.: Binom, 2009. - 176. lpp.
• Defijs K., Defijs S. Pārsteidzošas nanostruktūras / trans. no angļu valodas.- M.: Binom, 2011. - 206. lpp.
• C. Hoaquim, L. Plever. Nanozinātnes. Neredzamā revolūcija. - M.: KoLibri, 2009. Nodaļa no grāmatas
• Maļiņetskis G.G. Nanotehnoloģijas. No alķīmijas līdz ķīmijai un tālāk // Integral. 2007, Nr.5, 4.-5.lpp.
• Marks Ratners, Daniels Ratners Nanotehnoloģija: vienkāršs nākamās lieliskās idejas skaidrojums = Nanotehnoloģija: maigs ievads nākamajai lielajai idejai. - M.: “Williams”, 2006. - P. 240. - ISBN 0-13-101400-5
• Hartmans V. Nanotehnoloģiju šarms / trans. ar viņu. – 2. izdevums.. - M.: Binom, 2010. - 173. lpp.
• Erlihs G. Mazie objekti - lielas idejas. Plašs skatījums uz nanotehnoloģiju.. - M.: Binom, 2011. - 254. lpp.

Populārs par nanotehnoloģiju
Nanotehnoloģijas ir augsto tehnoloģiju nozare, kas strādā ar atsevišķiem atomiem un molekulām. Šāda ultra-precizitāte ļauj izmantot dabas likumus kvalitatīvi jaunā līmenī cilvēka labā - radīt produktus ar noteiktu atomu struktūru, tāpēc sasniegumi nanotehnoloģiju jomā tiek izmantoti gandrīz jebkurā nozarē: medicīnā, mašīnbūve, elektronika, ekoloģija... Ar nanotehnoloģiju palīdzību var attīrīt naftu, uzvarēt daudzus vīrusus, radīt robotus, aizsargāt dabu, būvēt superātrus datorus. Varam teikt, ka nanotehnoloģiju attīstība 21. gadsimtā cilvēces dzīvi izmainīs vairāk nekā rakstības, tvaika dzinēja vai elektrības attīstība...

Tātad nanotehnoloģiju nozares izredzes ir patiešām milzīgas. Taču tas prasa plašu nozares pamatideju izplatīšanu. IAC “Nanotehnoloģijas un materiāli” sniedz aktuālu un pārbaudītu informāciju par nanotehnoloģijām, ar tām saistītajiem materiāliem, kā arī notikumiem nanotehnoloģiju pasaulē.

Kas ir nanotehnoloģija?
Nanotehnoloģijas ir zinātnes un tehnoloģiju joma, kas pēta daļiņu īpašības un rada ierīces, kuru izmērs ir nanometra kārtībā. Prefikss nano- ir SI (metriskā vienību sistēma) prefikss, kas nozīmē vienu miljardo daļu no kaut kā, attiecīgi viens nanometrs = 1·10-9 metri. Nanotehnoloģijas dažreiz tiek definētas arī kā tehnoloģija manipulēšanai ar atsevišķiem atomiem un molekulām. Šo nanotehnoloģiju sadaļu sauc arī par "molekulāro nanotehnoloģiju"; tā ir ļoti daudzsološa un daudzsološa sadaļa. Nanotehnoloģijas pašlaik ir agrīnā attīstības stadijā, jo šajā jomā paredzētie galvenie atklājumi vēl nav veikti. Taču veiktie pētījumi jau dod praktiskus rezultātus. Pateicoties progresīvu zinātnisko pētījumu pielietojumam, nanotehnoloģijas tiek klasificētas kā augstās tehnoloģijas.

Strādājot ar tik maziem izmēriem, parādās kvantu efekti un starpmolekulārās mijiedarbības efekti, piemēram, van der Vālsa mijiedarbība. Nanotehnoloģijas un jo īpaši molekulārās tehnoloģijas ir jaunas jomas, kas ir ļoti maz pētītas. Mūsdienu elektronikas attīstība virzās uz ierīču izmēra samazināšanas ceļu. Taču klasiskās ražošanas metodes sasniedz savu dabisko ekonomisko un tehnoloģisko barjeru, kad iekārtas izmēri īpaši nesamazinās, bet ekonomiskās izmaksas pieaug eksponenciāli. Nanotehnoloģijas ir nākamais loģiskais solis elektronikas un citu augsto tehnoloģiju nozaru attīstībā.

Nanotehnoloģijas pasaulē
Ārvalstu interesi par nanotehnoloģiju attīstību liecina šādi fakti. Japānā Japānas "Nacionālajai nanotehnoloģiju darba programmai", kas ir spēkā kopš 1999. gada, valsts augstākā prioritāte ir "Ogato". Līdz 2000. gadam ASV atpalika no Japānas finansējuma ziņā darbam šajā jomā, kas savulaik kļuva par valdības diskusiju objektu. Līdz ar to fundamentālajiem pētījumiem vien finansējuma apjoms katru gadu sāka dubultoties, un ar valdības lēmumu nanotehnoloģiju darbam tika piešķirta galvenā prioritāte. Amerikas Savienotajās Valstīs ir izstrādāta Nacionālā nanotehnoloģiju iniciatīvas programma, un prezidenta vadībā izveidota īpaša komiteja, kas koordinē darbu nanotehnoloģiju jomā 12 lielākajās nozarēs un militārajos departamentos. 2004. gadā ASV Senāts apstiprināja likumprojektu, kas paredz 3,7 miljardus dolāru nanotehnoloģiju pētniecībai un attīstībai nākamo četru gadu laikā.

ES valstis ir stājušās zinātniskā un tehnoloģiskā potenciāla attīstības ceļu, integrējot visu ES dalībvalstu centienus un iesaistot trešās valstis. Īpaša uzmanība tiek pievērsta sadarbībai ar zinātniekiem no bijušās PSRS, īpaši no Krievijas.

Nanotehnoloģijas perspektīvas
MEDICĪNA
Molekulāro robotu ārstu izveide, kas “dzīvotu” cilvēka ķermenī, novēršot visus radušos bojājumus vai novēršot to rašanos, ieskaitot ģenētiskos bojājumus. Plānotais īstenošanas periods ir 21. gadsimta pirmā puse.

GERONTOLOĢIJA
Cilvēku personīgās nemirstības sasniegšana, ieviešot organismā molekulāros robotus, kas novērš šūnu novecošanos, kā arī pārstrukturējot un “nostiprinot” cilvēka ķermeņa audus. To bezcerīgi slimo cilvēku atdzimšana un dziedināšana, kuri pašlaik bija sasaluši ar krionikas metodēm. Paredzamais īstenošanas periods: 21. gadsimta trešais - ceturtais ceturksnis.

RŪPNIECĪBA
Tradicionālo ražošanas metožu aizstāšana ar molekulāriem robotiem, kas montē patēriņa preces tieši no atomiem un molekulām. Līdz personīgajiem sintezatoriem un kopēšanas ierīcēm, kas ļauj izgatavot jebkuru priekšmetu. Pirmos praktiskos rezultātus var iegūt 21. gadsimta sākumā.

LAUKSAIMNIECĪBA
Pārtikas ražošanas (augi un dzīvnieki) “dabisko mašīnu” aizstāšana ar to mākslīgajiem analogiem - molekulāro robotu kompleksiem. Viņi reproducēs tos pašus ķīmiskos procesus, kas notiek dzīvā organismā, bet īsākā un efektīvākā veidā. Piemēram, no ķēdes "augsne - oglekļa dioksīds - fotosintēze - zāle - govs - piens" tiks noņemtas visas nevajadzīgās saites. Paliks "augsne - oglekļa dioksīds - piens (biezpiens, sviests, gaļa - vienalga)." Lieki piebilst, ka šāda “lauksaimniecība” nebūs atkarīga no laika apstākļiem un neprasīs smagu fizisko darbu. Un tā produktivitāte ir pietiekama, lai vienreiz un uz visiem laikiem atrisinātu pārtikas problēmu. Pēc dažādām aplēsēm, pirmie šādi kompleksi tiks izveidoti 21. gadsimta otrajā - ceturtajā ceturksnī.

BIOLOĢIJA
Būs iespējams “ievadīt” dzīvā organismā atomu līmenī. Sekas var būt ļoti dažādas – no izmirušu sugu “atjaunošanas” līdz jauna veida dzīvo būtņu un biorobotu radīšanai. Paredzamais īstenošanas periods: 21. gadsimta vidus.

EKOLOĢIJA
Pilnīga cilvēka darbības kaitīgās ietekmes uz vidi likvidēšana. Pirmkārt, piesātinot ekosfēru ar molekulārām robotizētām medmāsām, kas cilvēku atkritumus pārvērš izejvielās, otrkārt, pārceļot rūpniecību un lauksaimniecību uz bezatkritumu nanotehnoloģiskām metodēm. Paredzamais īstenošanas periods: 21. gadsimta vidus.

KOSMOSA IZPĒTE
Acīmredzot pirms kosmosa izpētes “parastajā” secībā to veiks nanoroboti. Milzīga robotu molekulu armija tiks izlaista Zemei tuvajā kosmosā un sagatavos to cilvēku apmešanās vietai - padarīs Mēnesi, asteroīdus un tuvumā esošās planētas apdzīvojamu, kā arī būvēs kosmosa stacijas no “izdzīvošanas materiāliem” (meteorītiem, komētām). Tas būs daudz lētāk un drošāk nekā pašreizējās metodes.

KIBERNĒTIKA
No šobrīd esošajām plakanajām struktūrām notiks pāreja uz tilpuma mikroshēmām, un aktīvo elementu izmēri samazināsies līdz molekulu lielumam. Datoru darbības frekvences sasniegs terahercu vērtības. Shēmu risinājumi, kuru pamatā ir neironiem līdzīgi elementi, kļūs plaši izplatīti. Parādīsies ātrdarbīga uz proteīnu molekulām balstīta ilgtermiņa atmiņa, kuras ietilpība tiks mērīta terabaitos. Būs iespējams “pārvietot” cilvēka intelektu datorā. Paredzamais ieviešanas periods: 21. gadsimta pirmais - otrais ceturksnis.

VIEDĀ BOTĪNE
Ieviešot loģiskus nanoelementus visos vides atribūtos, tas kļūs “inteliģents” un cilvēkiem ārkārtīgi ērts. Plānotais īstenošanas periods: pēc 21.gs.

Pēdējā laikā bieži var dzirdēt vārdu “nanotehnoloģija”. Ja pajautātu kādam zinātniekam, kas tas ir un kāpēc nanotehnoloģija ir vajadzīga, atbilde būs īsa: “Nanotehnoloģijas maina matērijas ierastās īpašības. Viņi pārveido pasauli un padara to par labāku vietu.

Zinātnieki apgalvo, ka nanotehnoloģijas atradīs pielietojumu daudzās darbības jomās: rūpniecībā, enerģētikā, kosmosa izpētē, medicīnā un daudz ko citu. Piemēram, sīki nanoroboti, kas spēj iekļūt jebkurā cilvēka ķermeņa šūnā, spēs ātri ārstēt noteiktas slimības un veikt operācijas, kuras nevar paveikt pat vispieredzējušākais ķirurgs.

Pateicoties nanotehnoloģijai, parādīsies “gudrās mājas”. Tajās cilvēkam praktiski nebūs jātiek galā ar garlaicīgiem mājas darbiem. “Viedās lietas” un “viedie putekļi” uzņemsies šos pienākumus. Cilvēki valkās drēbes, kas nesasmērējas, turklāt saimniekam pateiks, ka, piemēram, laiks pusdienot vai ieiet dušā.

Nanotehnoloģijas ļaus izgudrot datortehniku ​​un mobilos telefonus, kurus var salocīt kā kabatlakatiņu un nēsāt kabatā.

Īsāk sakot, nanotehnologi patiešām plāno būtiski pārveidot cilvēka dzīvi.

Kas ir nanotehnoloģija

Kas ir nanotehnoloģija? Un kā tieši tie ļauj mainīt lietu īpašības?

Vārds "nanotehnoloģija" sastāv no diviem vārdiem - "nano" un "tehnoloģija".

"Nano" ir grieķu vārds, kas nozīmē vienu miljardo daļu no kaut kā, piemēram, metra. Viena atoma izmērs ir nedaudz mazāks par nanometru. Un nanometrs ir tikpat daudz mazāks par metru, cik parasts zirnis ir mazāks par zemeslodi. Ja cilvēka augums būtu viens nanometrs, tad papīra lapas biezums cilvēkam šķitīs vienāds ar attālumu no Maskavas līdz Tulas pilsētai, un tas ir pat 170 kilometri!

Vārds “tehnoloģija” nozīmē radīt no pieejamiem materiāliem to, kas cilvēkam nepieciešams.

Un nanotehnoloģija ir cilvēkam nepieciešamā radīšana no atomiem un atomu grupām (tās sauc par nanodaļiņām), izmantojot īpašas ierīces.

Ir divi veidi, kā iegūt nanodaļiņas.

Pirmā, vienkāršāka, metode ir “no augšas uz leju”. Izejmateriāls tiek samalts dažādos veidos, līdz daļiņa kļūst nanoizmēra.

Otrais ir nanodaļiņu ražošana, apvienojot atsevišķus atomus "no apakšas uz augšu". Šī ir sarežģītāka metode, taču to zinātnieki uzskata par nanotehnoloģiju nākotni.

Pirmais veids, kā iegūt nanodaļiņas, ir materiāla slīpēšana, līdz daļiņa kļūst nanoizmēra. Otrs veids, kā iegūt nanodaļiņas, ir dažādos veidos apvienot atomus nanodaļiņās.

Nanodaļiņu iegūšana, izmantojot šo metodi, atgādina darbu ar celtniecības komplektu. Kā daļas tiek izmantoti tikai atomi un molekulas, no kurām zinātnieki rada jaunus nanomateriālus un nanoierīces.