Явно, что приставка «нано» описывает спектр внедрения нанотехнологии – нанометровые(1 нм = 10-9 мтр)масштабы, в то время как обыкновенная нам микроэлектроника до совершенно недавних пор работала с микрометровыми(1 мкм = 10-6 мтр)объектами, только сравнимо не так давно преодолев поначалу барьер в 1 мкм, а позже в 100 нм(0,1 мкм).
В обывательском смысле определения «наука» и «технология» не являются тождественными. Можнож сказать, что разработка является продуктом науки, результатом некой научно-исследовательской работы по творению «способа обработки и производства». К примеру, ежели нам необходимо разрезать мясо, мы берем ножик, точим его и приступаем к делу. При этом мы не задумываемся о том, что наш кухонный ножик из нержавеющей стали является плодом чьего-то научного изыскания, а точило – итог обобщения практического опыта почти всех поколений предков. Вероятно, что в будущем, когда нанотехнологии будут настолько же обыденным делом, то у нас на кухне будет самозатачивающийся ножик из наноструктурированного композита, который в случае пореза будет еще и выделять вещества, способствующие затягиванию ранок. А на вооружении военных – ножики, которые, напротив, будут наносить труднозаживающие ранения. Да-да, ведь, как знаменито, что бы ученые ни выдумали, в конце концов выходит орудие.
Но это – пока что вымысел, вероятная цель для научно-технической разработки. Нынешняя нанотехнология не просто следует рука о руку с подходящими научными дисциплинами, применительно к которым на Западе даже выдумали заглавие «нанонауки»(nanoscience), а просто не существует вне рамок научно-исследовательской деятельности. Желая, окончательно, отдельные разработки теснее воплощены в создание – к примеру, покрытие из наночастиц серебра. Правда, вопросец о наиболее высочайшей бактерицидной эффективности такового покрытия остается открытым, вероятно, это всего только рекламный ход: благодаря медийной истерии вокруг нанотехнологий всё, что имеет приставку «нано», продается лучше «обычных» аналогов.
Потому возникает полностью резонный вопросец – как велик эффект от применения нанотехнологий?Ежели веровать русским боевым, не так давно испытавшим новейший боеприпас большой детонации, то взрывчатка, произведенная с поддержкою нанотехнологий, в четыре раза эффективнее обыденного тротила. Но опять-таки, вероятно, что дело совсем не в нанотехнологиях, а в использовании новейшей формулы взрывчатого вещества, а термин «нанотехнологии» был использован в порядке «невыделения» из общего PR-безумия, где приставка «нано» служит лакмусовой бумажкой свойства разработки. С иной стороны, еще в позапрошлом веке химиками было установлено, что физико-химические характеристики веществ зависят не лишь от(количественного)элементного его состава, но и от его структуры. К примеру, два различных по своим свойствам вещества, пропаналь(CH3CH2CHO)и ацетон(( CH3)2CO)имеют однообразный элементный состав(C3H6O), и таковых образцов можнож привести множество. Не считая данной структуры главную роль играет геометрия – то, как размещены атомы условно друг друга. Знаменито, что молекулы 1-го и того же вещества с разной геометрической формой, именуемой конформацией, владеют различными качествами, при этом такие конформации, отличаясь друг от друга возможной энергией, могут быть достаточно устойчивыми вследствие вышины делящего их потенциального барьера. Потому просто себе представить, что молекулы трудных азотсодержащих веществ в определенных конформациях при окислении выделяют больше энергии, чем их аналоги, владеющие другим строением. В этом смысле употребление термина «нанотехнология» для таковых веществ полностью оправданно, так как размеры их молекул могут, в принципе, достигать нескольких нанометров.
И всё-таки началом зарождения нанотехнологий идет считать 1970-е годы, когда разработка производства полупроводниковых микросхем умела работать только с объектами размером 2-8 мкм. В 1971 году в Стране восходящего солнца была высказана догадка о существовании новейшего типа аллотропов углерода – фуллеренов. В 1973 году в Русском Союзе был проведен квантово-механический расчет и подтверждена стабильность С60(Бочвар Д.А., Гальперн Е.Грам.). А в 1985-ом в масс-спектрах сажи, образующейся при дуговом разряде меж углеродными электродами, были обнаружены пики, подходящие 720 и 840 атомным единицам массы, отнесенные к С60 и С70, соответственно.
Это открытие всполошило ученых. Перед ими раскрывался новейший горизонт научной работы – мат-лы, состоящие из абсолютно обыденного вещества, но, благодаря собственной наноструктуре, владеющие принципиально новенькими качествами. Фуллереновые кристаллы показывают характеристики полупроводников, легированные сплавами – характеристики проводников, становящимися сверхпроводниками при гелиевых температурах. Сейчас более многообещающим направлением исследований возможных применений донорно-акцепторных соединений фуллеренов является творение дешевых и действенных солнечных батарей, а фуллеренов с внедренными во внутреннюю полую оболочку атомов хрома либо железа – как элементной базы многообещающих магнитных накопителей.
Не считая «классического» либо бакминстер-фуллерена С60 потом были теоретически предсказаны и обнаружены фуллерены с бОльшим количеством атомов, а также другие аллотропы углерода – нанотрубки и графен. При этом упоминания о одномерных наноскопических структурах углерода, которые с открытием Ииджимы(NEC)в 1991 году стали именовать нанотрубками, вообщем разговаривая, приводились учеными и ранее, в 1950-х годах, в том числе и в СССР, но до открытия фуллеренов всерьез не воспринимались.
Такое обилие структур соединения одного-единственного элемента не могло не породить вопросцев и по предлогу иных. Не считая теснее упоминавшихся наночастиц серебра, ученым удалось найти устойчивые наночастицы золота и иных металлов. Но, углеродные наночастицы(фуллерены)и нанотрубки занимают главенствующее место посреди приоритетных направлений исследований по той обычный причине, что начальный материал – углерод - чрезвычайно дешев. А это означает, что углеродная нанотехнология дозволяет создать колоссальную надбавленную стоимость, и это сулит громадные прибыли. Конкретно потому все развитые и не чрезвычайно страны так либо по другому устремляются первыми создать свои нанотехнологии, чтоб в будущем завладеть как можнож великую долю базара. Эту «нанотехнологическую лихорадку» можнож сопоставить с «золотой лихорадкой», охватившей в свое время южноамериканский Клондайк. Как все, наверняка, помнят, золота в Клондайке оказалось совершенно не так много, 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 – вроде бы, что-то теснее выходит, и все теснее ожидают того, что завтра-послезавтра с поддержкою нанотехнологий удастся решить все трудности населения земли, в том числе одолеть рак и СПИД. Но природа постоянно коварнее, а правда жизни такая, что ученых ожидает тяжелая, заботливая и дорогостоящая работа, итог которой никак не явен. Панацеи от всех хворей и заморочек еще не удавалось изобрести никому, желая, быстрее всего, ряд занимательных задач решить наверное удастся.
Одной из таковых задач является творение квантового компа. Напомним, что квантовый комп оперирует с кубитами, принимающими дискретное квантовое состояние, подходящее «0» и «1». Но красота работы с кубитами содержится в дивном свойстве квантовой суперпозиции – «смешивании» нескольких состояний «0» и «1» в одном кубите, проявляющемся в том, что кубит с предопределенной вероятностью Р находится в состоянии «1» и с вероятностью 1-Р - в состоянии «0». При этом все операции над кубитом модифицируют сразу обе эти вероятности таковым образом, как ежели бы события производились над всеми «находящимися» там «1» и «0».
В сентябрьском номере журнальчика Nature опубликованы результаты 2-ух работ: ученых из Государственного Института Стандартов и Технологий США(NIST)и Йельского института. В обоих вариантах употребляются квантовые точки – наноскопические объекты, содержащие сотни-тысячи атомов в когерентном состоянии, в связи с чем время от времени еще именуемые «искусственными атомами».
Ученым NIST удалось передать информацию от 1-го кубита – квантовой точки - к иной, с внедрением фотона. Свое изобретение исследователи назвали «квантовой шиной» - явно, намекая, что его можнож будет применять для связи кубитов снутри квантового чипа.
Данное известие, выбранное мною в качестве образца(так как наш ресурс, всё-таки, в первую очередь – компьютерный), также иллюстрирует, как тяжело следует прогресс в области нанотехнологий. Вопросец о том, как экономически действенными будут инвестиции в эту ветвь, остается открытым.
В будущих публикациях мы попробуем раскрыть подробнее тему перспектив наноэлектроники – кроме традиционной, кремниевой, полностью возможно(но совсем не непременно)пришествие «углеродной эры». Компания NEC, единственная, владеющая правами на коммерческое внедрение нанотрубок, обещала в свое время выпустить на рынок первую микросхему на углеродных нанотрубках в 2010 году. Так что ожидать нам осталось совершенно немножко.
-Счастливой жизни нет, есть лишь счастливые дни.(Андре Терье)
