pitice
Nanos - în piticul grecesc "pitic". De aici și numele științei. Valoarea principală în nanotehnologia este un nanometru, o miliardime de metru. Nanotehnologia se ocupă cu obiecte microscopice, cu microworld - cu mii și milioane de părți de praf. Cu alte cuvinte, acestea sunt tehnologii pentru manipularea materiei la nivel atomic și molecular.
Mikroruki
La începutul anilor 1920, un clasic al literaturii sovietice pentru copii, prietenul lui Daniil Kharms și Samuil Marshak Boris Zhitkov a scris o poveste fantastica „Mikroruki“ inventatorul genial care a colectat brațul robotizat microscopice. nanotechnologists de muncă în prezent, cu siguranță nu de schema descrisă mai jos, dar ideologia scriitorului lor activități a prezis exact:
“... Am nedumerit peste mult timp și acest lucru este ceea ce a venit, am făcut o mână mică, o copie exactă a mea - aceasta trebuie să fie de cel puțin douăzeci, treizeci de ori mai puțin, dar ele sunt degete flexibile, cum ar fi a mea, ele vor fi comprimate într-un pumn, pentru a îndrepta, pentru a deveni în aceleași poziții ca și mâinile mele vii. Și i-am făcut. Mai mult decât atât, eu lucrez ceasornicar bine le este furnizat cu un mecanism care sa mutat degetele, acele mici degete marionete exact pe ordinele mele. Am reușit tot acest management să mănînce, la mănuși speciale. Am pus mănușile pe mâini, și cea mai mică mișcare a întregii rețele fără fir transmite meu de păpuși mânere: Strîng pumnul drept - într-un mic camă comprimă stick-ul dreapta ... "
Mai mult, cu ajutorul unui micro-creator, inventatorul colectează mâini chiar mai mici. "Aș putea lucra repede și fără o gafă cu microscopul meu sub cel mai puternic microscop. Cei mai mici germeni ai unei tumori maligne pe care am scos-o dintr-un organism viu, m-am ciocnit într-un ochi bolnav, ca într-o mare fabrica, și nu am lipsit de la muncă. Dar nu ma oprit pe drum. Am vrut să fac microrukes adevărate, astfel încât să pot lua particulele de materie din care se creează materia, acele particule de neimaginat mici care sunt vizibile numai în ultramicroscop. Am vrut să intru în zona în care mintea umană își pierde simțul mărimii - se pare că nu există dimensiuni, deci totul este de neimaginat mic. Și am început să obțin material pentru mănuși noi pentru a face aceste ultra-micro-mâini. Am lucrat într-o picătură de apă. A trebuit să prind un rotifer infuzori pentru a-mi scoate mănușile din piele. M-am uitat în două microscoape, am văzut cum infuzorienii se roteau și se grăbesc. Chiar mi-am auzit ușurajul spărturii corpului lor când s-au ciocnit. Mi se părea că eu stăteam în această lume subacvatică.
Richard Feynman
Prima mai mult sau mai puțin extinse set de metode de nanotehnologie a dat omul de știință american celebrul raport Richard Feynman, „În lume, o multime de cameră,“ citește în 1959 la Institutul de Tehnologie din California, la reuniunea anuala a American Physical Society. Feynman a propus ca se poate deplasa mecanic singur atom cu cantitatea adecvată a manipulatorului. Acest proces se dovedește omul de știință nu ar contrazice bine-cunoscute pana in prezent legile fizice. El nu a menționat încă cuvântul "nanotehnologie".
Pentru prima dată, termenul "nanotehnologie" a fost folosit de profesorul Universității din Tokio, Norio Taniguchi, în 1974: el a numit producția de produse care măsoară câțiva nanometri. Dar principalul popularizator al acestui termen în anii 1980 a fost omul de știință american Eric Drexler, care a spus neobosit lumii despre minunile lumii nanoworld din cărțile sale. Cel mai faimos dintre ele este "Mașinile de creație: epoca nanotehnologiei vine".
microscoape
Fizica cuantică, asupra realizărilor pe care se bazează masa descoperirilor nanotehnologice moderne, învață că orice observație este manipularea cu obiectul observat. Un om de știință care măsoară, de exemplu, impulsul atomului de heliu, interacționează cu el și își schimbă starea inițială. În microscoapele puternice moderne - cele mai importante instrumente ale unui nanotehnolog - observarea și manipularea au devenit inseparabile. Contactul microscopului cu atomul acționează atât asupra obiectului cât și asupra instrumentului.
Primele mijloace pentru nanotehnologia au fost inventate în laboratoarele elvețiene ale IBM. În 1982, a fost creat un microscop de scanare pentru tuneluri, pentru care creatorii sai, după patru ani, au primit Premiul Nobel. În 1986 au făcut și un microscop de putere atomică.
Principiul microscopului forței atomice (AFM) se bazează pe utilizarea forțelor de legături atomice care acționează între atomii materiei. De obicei, în dispozitiv se utilizează un ac diamant, care alunecă ușor pe suprafața probei (se spune că "scanează" această suprafață). Atunci când forța care acționează între suprafață și vârf se schimbă, arcul pe care este fixat este deviat și o astfel de deformare este înregistrată de către senzor.
Cu ajutorul unui microscop de forță atomică, nu se pot vedea numai atomi individuali, ci și ele pot influența selectiv, în special, mutarea atomilor de-a lungul suprafeței. Oamenii de știință au reușit deja, folosind această metodă, să creeze nanostructuri bidimensionale la suprafață. De exemplu, la centrul de cercetare al IBM, prin mutarea secvențială a atomilor de xenon pe suprafața unui singur cristal de nichel, angajații au putut să pună trei litere ale siglei companiei utilizând 35 de atomi de xenon.
nanoparticule
Acestea sunt particule variind în mărime de la 1 la 1000 nanometri. Nanoparticulele pot fi, de exemplu, molecule mari. Sau compuși moleculari întregi - de exemplu, fullerenele, unul dintre cele mai cunoscute nanoparticule până în prezent. Dacă te uiți la ele într-un microscop, poți vedea poliedra închisă convexă formată din atomi de carbon. Ele sunt numite după inginerul și designerul Richard Buckminster Fuller, care a construit case și structuri geodezice sub forma unor astfel de polyhedra.
Nanoparticulele au devenit obiectul principal al cercetării nanotehnologiei datorită proprietăților sale uimitoare. În primul rând, sa dovedit că, dacă curățați cu atenție nanoparticulele de la toți atomii și moleculele străine, ei se pot auto-alinia în anumite structuri. De exemplu, nanoparticulele unor materiale organice formează pelicule ultrathin cu proprietăți optice remarcabile - astfel de filme au fost folosite pentru a produce baterii solare. Structurile nanoparticulelor din alte materiale s-au dovedit a fi de neînlocuit "absorbanți" - absorbanți.
Fullerenes a arătat o grămadă de calități utile. Aceasta, în primul rând, este un semiconductor excelent cu un viitor deosebit în domeniul electronicii. Și în al doilea rând, super-acceleratorul pentru creșterea diamantelor artificiale (producția de diamante este în creștere cu
30%). Bateriile și bateriile electrice, medicamentele noi - toate acestea devin, de asemenea, un viitor apropiat al fullerenelor.
nanorobots
Crearea unui robot de dimensiunea unei bacterii sau mai mică, care, conform unei sarcini umane, ar construi obiecte diferite de la atomi și ar fi capabil de autoreproducere, este acum cea mai importantă sarcină a nanotehnologiei. Tatăl nanotehnologiei și nanoroboticii Eric Drexler le-a numit asamblorii acestor mașini, adică asamblori. Adevărat, tehnologia de fabricare a unui astfel de robot există încă doar teoretic și se numește "mecanosinteză controlată" - compilarea moleculelor de la atomi cu ajutorul unei aproximări mecanice, până la intrarea în vigoare a legăturilor chimice relevante. Mecanosinteza necesită un nanomanipulator capabil să capteze atomii și moleculele individuale și să le manipuleze pe o rază de până la 100 nm. Nanomanipulatorul ar trebui să fie controlat fie de un macro-calculator, fie de un nanocomputer încorporat în robotul-assembler (assembler) care controlează manipulatorul. În general, totul este aproximativ același cu cel descris de Zhitkov în povestea "Micro-mâini".
Nano-manipulatorii nu există încă, dar microscopia sondelor a fost deja dezvoltată, cu care uneori unele molecule și atomi sunt deplasați. O structură de auto-replicare poate produce propriile sale copii, construite din același material ca replicatorul în sine. Dacă nu dezvoltăm tehnologia structurilor de auto-replicare, producția moleculară va fi limitată doar la produsele microscopice. Este încurajator faptul că natura folosește replicatori pretutindeni - când multiplică organisme. Programele de calculator au fost create pentru o lungă perioadă de timp, capabile de replicare - aceleași virusuri, prin urmare, în principiu, crearea de nanoreplicatori este o chestiune de timp. Până în prezent, NASA este foarte interesată să creeze dispozitive cibernetice autonome capabile de replicare, pentru dezvoltarea Lunii și Marte. Experții cred că crearea unor dispozitive ultramicrospațiale spațioase va deschide o nouă direcție în explorarea cosmosului și a sistemului solar.
Gray Slime
Potențial nimic gri căscat nule, care poate transforma lumea nanotehnologiei, dacă ceva nu merge bine. În 1986, toate același Eric Drexler a descris sistemul nanofabricarea puternic al unprecedentedly viitorului. Eroii principali ai transportorului, în opinia sa, erau doar roboți care aduna dimensiunea de o bacterie care poate fi pus la locul potrivit moleculelor individuale. Acest ansamblu moleculara ar fi extrem de productiv ca roboți mici la distante microscopice se mișcă foarte repede, și la scară moleculară furnizează ansamblul cele mai exacte și durabile. Dar Drexler deja a descris ce poate duce la un astfel de scenariu. Firește, este foarte convenabil atunci când nanoroboturile fac nanoroboturi înșiși. Dar, de îndată ce colector al robotului, în principiu, poate fi programat să autoreproducere, apare și probabilitatea procesului de auto-replicare de sub control - o dată replicanți roboți vor fi procesate pentru auto-reproducerea toate disponibile ele contează și biomasă, se transformă rapid lumea în „goo gri“ - " gri goo. "
Magnetorezistența gigantică
magnetorezistenta gigant - așa-numitul efect, care în 1988 a descoperit, în mod independent Albert Fert și Peter Grünberg, pentru care a primit Premiul Nobel din acest an. Oamenii de știință au descoperit că, dacă un astfel de tort construct „Napoleon“ cele mai subțiri straturi de crom de fier magnetic si nemagnetic, apoi cristalul rezultat pentru a exercita un câmp magnetic, rezistența electrică a cristalului descrește în mod repetat. Aceste cristale au o densitate semnificativ mai mare de stocare a informațiilor în RAM și pe hard disk.
În general, nanotehnologie arată până în prezent cea mai mare eficiență în special în domeniul electronicii: facilități de afișare au umplut ecrane transparente și flexibile bazate pe nanotuburi. În câțiva ani, cu ajutorul lor va fi posibil să se implementeze ziare electronice pliabile, actualizate direct prin intermediul rețelelor fără fir.
Oțel din oțel
Universitatea din Michigan profesor Nicholas Kotov si colegii sai au prezentat în urmă cu câteva luni, un nou material - lumina ca hârtia, și în același timp, la fel de solid ca oțelul.
Oamenii de știință au creat un robot care a construit laminat, aplicând în mod alternativ la substratul de sticlă „caramida“, a „mortar“ din containere speciale. Fiecare strat, în același timp, avea o grosime de câțiva nanometri, iar cărămizile pentru "oțelul plastic" erau nanosheii de lut suspendați în apă. Prototipul oțelului de plastic are dimensiuni aproximativ la fel ca o placă de guma, iar grosimea este aceeași ca și pentru o pungă de polietilenă. Este transparent, ușor și durabil, deoarece conține 300 de straturi duble. Dar principalul lucru: când există schimbări și stresuri, legăturile de hidrogen sparte sunt imediat restaurate, ținând împreună toate elementele compozitului împreună. „Suntem încă în faza studiilor preliminare - Kotov spune - dar ne construim în mașina noastră de laborator, care este capabil de a crea bucăți de plastic au devenit dimensiunea de un metru pe.“
Nanogitara
Primul din lume și, în consecință, cea mai mică chitară de pe planetă au fost create pentru distracție acum 10 ani la Universitatea Cornell. Lungimea acestei chitari este de 10 micrometri. Aceasta este dimensiunea celulelor sanguine.
Acum trei ani a existat o altă nano-noutate - o copie exactă a lui Gibson Flying V sau "Swallows". Este de aproximativ cinci ori mai mare decât primul eșantion, dar fără microscop, este, desigur, imposibil de observat. Corzile din tije de silicon inelau cu 17 octave mai inalte decat corzile unei chitari obisnuite. Fasciculul laser poate trage aceste șiruri: vibrează, ele interferează cu fasciculul, iar lumina reflectată este transformată prin mijloace electronice în note sonore.
nanopunk
Colecția de povesti fantastice a scriitorului american Paul de Filippo "Ribofank" a devenit un manifest al nanopankului, cel mai nou stil fantastic care a venit să înlocuiască cyberpunk. A fost descrisă o versiune destul de sumbră a dezvoltării nanotehnologiei - moartea lumii de la multiplicarea necontrolată a nanoboturilor. Nanopank este interesat de crearea de materie inteligenta, de virusuri utile si alte dispozitive moleculare.
iPod și nanotehnologie
Nimic de a face cu iPod nano nu este nanotehnologia - «nano» el a fost doar din cauza dimensiunii sale pitic (atunci când Apple Computer a fost reprezentat de iPod nano, el a înlocuit apoi populare iPod mini). iPod nano, potrivit majorității gadgetologilor, a fost mai bun din punct de vedere tehnologic, mai scump, dar, din păcate, o alternativă foarte vulnerabilă la iPod mini. Este o altă chestiune pe care toate electronicele moderne o au din ce în ce mai mult în legătură cu nanotehnologiile.
previziuni
Toate prognozele legate de nanotehnologia sunt atât de fantastice încât nu se încadrează în cap. În următorii 50 de ani vor fi posibile:
- construirea automată a sistemelor orbitale și a coloniilor pe Lună și Marte;
- abordarea lipsei de hrană, adăpost și energie;
- eliminarea morții umane pe o perioadă nedeterminată;
- reorganizarea corpului uman pentru a spori abilitățile naturale;
- interacțiunea fără fir a unui computer și a unui microcip introdus în creierul uman;
- tehnologia informatică este transformată într-o singură rețea globală de informații cu o productivitate enormă și fiecare persoană va avea ocazia de a fi un terminal - prin acces direct la creier și la simțuri.
Este demn de remarcat faptul că aceste previziuni nu sunt făcute de scriitori de science fiction, ci de oameni de știință și experți serioși.
formare
În Rusia, nanotehnologii sunt instruiți în zece universități - toate sunt enumerate mai jos.
1. РХТУ it. DI Mendeleeva, Departamentul de Nanotehnologie și Nanomateriale
2. Universitatea de Stat din Moscova. MV Lomonosov, Facultatea de Științe ale Materialelor și Facultatea de Chimie, Catedra de Chimie Coloidă
3. Universitatea de Stat de Medicină Aeronautică din Samara. Academician SPKorolev, Departamentul de Nanotehnologii
4. Universitatea Tehnică Ufa de Stat din Ufa, Departamentul de Nanotehnologii, Facultatea de Aviație și Sisteme Tehnologice
5. Universitatea de Stat din Ural. AM Gorky, Facultatea de Fizică
6. Universitatea Tehnică de Stat din Novosibirsk, Facultatea de Inginerie Radio, Electronică și Fizică
7. Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova (Facultatea de Electronică Fizică și Quantum)
8. Universitatea de Stat pentru Inginerie Radio din Taganrog, Centrul Internațional Regional de Utilizare Colectivă "Nanotehnologii"
9. MSTU-le. NE Bauman, Departamentul "Tehnologia de proiectare și producție a EA"
10. Institutul de Tehnologie Electronică din Moscova, Departamentul "Fizica Cuantică și Nanoelectronică"
Distribuiți acest articol
Articole similare
-
Nivelarea suprafețelor - dicționar explicativ geologic - enciclopedie dicționare
-
Line - Dicționar explicativ al lui Ozhegova - enciclopedie dicționare
Trimiteți-le prietenilor: