Статьи

Дивний наносвіт: через кілька років ми побачимо роботів з молекулу і тканину завтовшки в атом

У світі науки і технологій завжди є явища, від яких найближчим часом чекають революційних змін: мовляв, ось ще трохи, і ми будемо жити зовсім інакше. В кінці XIX століття багато чого очікували від застосування енергії пара і перших кроків у вивченні і освоєнні електрики. У XX столітті сподівалися, що завдяки відкриттю антибіотиків людство стоїть за крок від викорінення більшості хвороб. Ще живе покоління, пам'ятає ейфорію від перших успіхів в освоєнні космосу (навіть співали про яблунях, що незабаром будуть цвісти на Марсі).

Однак проходять десятиліття, і настає протверезіння. Наприклад, з тих же 60-х і до цього дня ми ніяк не дочекаємося обіцяного дива у вигляді економічно вигідних термоядерних реакторів, буквально заливають цивілізацію дармової енергією.

На початку третього тисячоліття маса надій покладається на нанотехнології.

Мислителі атомарного рівня

Почнемо з нагадування: нано - приставка з міжнародної системи одиниць (СІ) для утворення найменувань і позначень величин, утворених в результаті множення вихідної одиниці на число 10-9. Іншими словами, таку величину можна назвати "одна мільярдна". Якщо говорити про розміри, то в цьому інтервалі величин об'єкти стають співрозмірні з окремими атомами. Наприклад, на відрізку в 1 нм (одна мільярдна метра) розміщуються вісім атомів кисню.

Саме на роботу з об'єктами таких, пропорційних з атомами предметів, і мають на увазі нанотехнології. Втім, краще дати слово "батькам засновникам" цього напрямку.

Саму ідею озвучив знаменитий американський фізик-теоретик, нобелівський лауреат, один з творців квантової електродинаміки Ричард Фейнман. У лекції "Там, внизу, повним-повнісінько місця", прочитаної в Каліфорнійському технологічному інституті в 1960 р, він змалював можливості майбутнього науково-технічного напряму. Саме слово запропонував ще в 1974 р японський вчений Норіо Танігуті. Він говорив, що "нанотехнології переважно складаються з процесів поділу, об'єднання і деформації матеріалів атом за атомом або молекула за молекулою ...".

Другий піонер напрямки, американець Ерік Дрекслер назвав своє дітище "технологією виробництва, орієнтованої на дешеве отримання пристроїв і речовин із заздалегідь заданою атомарної структурою". Тобто вона має справу з окремими атомами для того, щоб отримати структури з атомарної точністю. У цьому ключова відмінність нанотехнологій від сучасних об'ємних технологій, які мають справу з макрооб'єктами. Пояснимо все вищесказане на пальцях: нанотехнологи збирають об'єкти з одиничних атомів так само, як звичайні робочі збирають трактор з окремих деталей, а ткачі з окремих ниток виробляють тканину.

Матеріали: небачені раніше властивості

Зараз вже ні в кого не викликає подиву той факт, що нанооб'єктів (наприклад, частки металів, що складаються всього з декількох атомів) мають інші фізичні та хімічні властивості, ніж у більших об'єктів з того ж матеріалу і, в той же час, в окремих атомів. Так, температура плавлення частинок золота розміром 5-10 нм на сотні градусів нижче температури плавлення кубічного сантиметра цього металу.

Одне з найбільш перспективних (і розрекламованих в ЗМІ) напрямків - розробка нових матеріалів з атомів вуглецю. На них покладають особливі надії через недосяжних в інших матеріалах міцності, ваги, електричних властивостей і ще доброго десятка параметрів.

Поки що неможливо "ткати" наноматеріали з окремих атомів цієї речовини. Найближчим часом для цього передбачають використовувати так звані молекулярні блоки.

Графа. Являє собою плоску сітку з шестикутників, в вершинах якої знаходяться атоми вуглецю. Отримати такий дивовижний об'єкт вдалося тільки в 2004 р Звичайно, поки не доводиться говорити про квадратних метрах цієї диво-тканини. Поки що графен доступний у вигляді лусочок розміром в долі міліметра. Або у вигляді плівочок побільше, але складаються з декількох шарів атомів. При цьому виробництво графена залишається вкрай дорогим задоволенням.

Можливі області застосування графена - мініатюрні електронні компоненти (транзистори), здатні працювати на недосяжних сучасним транзисторів частотах, газові датчики і фотоелементи з чутливістю, що перевищує існуючі аналоги в 1000 разів. Згадаємо також РК-дисплеї і високоефективні сонячні батареї.

Нанотрубки. Являє собою порожнистий циліндр діаметром від десятих часток до десятків нанометрів і завдовжки від одного мікрометра до сантиметра. Іншими словами, мова йде про згорнутому в трубочку листочку графена. Одне з найбільш обговорюваних напрямків використання нанотрубок - надміцні волокна і композитні матеріали (ентузіасти ідеї космічного ліфта сподіваються з'єднати тросом з нанотрубок супутник на орбіті і поверхні Землі). Адже нитка з нанотрубок товщиною з волосинку здатна витримати вантаж в сотні кілограмів.

ФУЛЕРЕН. Замкнуте опуклий багатогранник, побудований з атомів вуглецю. Основні перспективи використання - електроніка і медицина .

Нанороботи: революція в медицині

Найменші з існуючих нині микророботов мають габарити всього кілька міліметрів в довжину і міліметр в діаметрі. Передбачається, що нанороботів можна буде побачити тільки в мікроскоп.

Ідея пристрою розміром з десяток атомів розбурхує уми давно. Першим кроком до реалізації стала одна з моделей електронних мікроскопів, яка давала можливість зміщувати окремі атоми за допомогою електромагнітного поля. А в 1980-і роки XX в. з атомів вуглецю зібрали обертові шестерінки розміром в нанометр.

Найбільш перспективна сфера для нанороботів - медицина. Доставка ліків безпосередньо в орган і навіть потрібну клітину, хірургія з мікророзріз - ось лише пара застосувань нанороботів-лікарів.

Сьогодні є факти використання нанотехнологій в онкології: наночастинки доставляють хіміотерапевтичні речовини всередину ракових пухлин.

Однак з моменту появи ідеї особливих проривів у створенні нанороботів не спостерігається. Що цілком природно: надто вже масштабні завдання стоїть перед інженерами. Потрібно забезпечити маляток навігацією, джерелами енергії, засобами переміщення. Не обійтися і без "мозку" - досить потужного комп'ютера, але розміром з пару молекул.

Невеликий сеанс викриття

Отже, загальний настрій суспільства такий, що нанотехнологіями слід захоплюватися, як суперпроривом. Але є ложка дьогтю: років сім тому вийшла книга американського вченого Девіда Берубе "Наношуміха". У ній автор з іронією аналізує ситуацію і відзначає, що в сфері нанотехнологій існують два напрямки. Перше ґрунтується на реальних розробках корпорацій, лабораторій, університетів і окремих вчених. Вони дійсно рано чи пізно приведуть до технологічного прориву. Другий напрямок - вигадки з області наукової і зовсім ненаукової фантастики - прогнозує швидке революційна зміна цивілізації. Однак захоплення засновані на метафорах і не мають точного розрахунку. Проте саме цей напрямок має найбільший вплив на обивателя.

Нанотехнології приваблюють величезну кількість шахраїв, вибивали гроші з довірливих і не дуже присвячених в цю тему інвесторів таким примітивним способом, як додаток приставки нано до назви компанії.

Але відверті шарлатани, наївні мрійники і божевільні винахідники - тільки мала частина тих, хто роздуває міхур навколо нанотехнологій. До цієї публіці потрібно віднести і розважливих бюрократів, офіційних осіб, топ-менеджерів корпорацій, грантоїдів самих різних мастей, банкірів-інвесторів, всілякі неурядові організації, які спекулюють на інтересі до нанотехнологій для того, щоб вибити собі фінансування.

Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram

джерело: сьогодні

Новости

Где купить переходник на объектив линк

Давно занимаюсь фотографией, разумеется, в работе требуются разные объективы. Но конструкция постоянно меняется. Для установки объективов на камеры нового поколения, типа EOS 5D markIII и других

Хорошее туристическое агентство

Много интересного можно найти и в своей стране, а не только за рубежом. Стоит только поискать, и вы с удивлением обнаружите очень много мест ничем не хуже разрекламированных мировых чудес, только рядом,

Где купить держатель для телефона в авто

Жизнь нас не ждет и все время увеличивает темпы своего ритма. В таком бешеном круговороте нельзя никуда опаздывать и нельзя ничего пропускать. Мобильный телефон - настоящий друг и помощник при такой

Увлекательные туры по Украине

Когда кто-то спрашивает, что может быть лучше гор? В привычку у людей вошёл ответ только горы. Мне хотелось бы поспорить с этим выражением, ведь есть не менее прекрасные реки! Особенно хорошо всю красоту

Новости грузии сегодня видео
Выбор медицинского оборудования на сегодняшний день очень велик. Однако я, когда покупал оборудование для своей небольшой частной клиники, остановил свой выбор на продукции компании Медаппарат стол

Последние новости грузии видео
У меня были большие финансовые проблемы, которые могли решиться лишь продажей автомобиля, но расставаться я совсем не хотел с ним. Но мне повезло, что я наткнулся на автоломбард, который предложил мне