Новости промышленности

Если мы хотим добиться с помощью крошечных систем не просто наноэффекта, а чего-то большего, нужно связать их в крупные конгломераты. Чтобы создать функционирующий квантовый точечный лазер, необходимо в кратчайший срок произвести до 200 миллиардов наноструктур на квадратный сантиметр. На то, чтобы сложить, кирпичик за кирпичиком, с помощью силового микроскопа пирамиду размером в один нанометр из атомов полупроводника, в которые включён один электрон, не хватило бы человеческой жизни. В природе это достигается путем самоорганизации. Принцип, стоящий за этим, очень прост. Все физические системы стремятся к термодинамическому равновесию. Организовать равновесное состояние таким образом, чтобы желаемый продукт получился естественным путем —- вот в чём заключается работа наноинженера. К примеру, на какой-то поверхности при заданных физических условиях выращивают кристалл полупроводника с изменённым расстоянием между отдельными атомами, который по достижении определённой толщины распадается на множество практически одинаковых островков. Так "одним ударом" получается множество квантовых точек.

Химики тоже активно интересуются наноинженерией. Ведь если создавать молекулярные структуры в наномасштабах и подвергать их анализу, становится возможным появление совершенно новых материалов. Например, обычное золото при комнатной температуре не является катализатором химических реакций, а частички золота размером от 3 до 5 нанометров —- отличный катализатор. Одна японская фирма использовала этот эффект для изготовления оригинального продукта. Её "пожиратель запаха" с помощью наночастиц золота разлагает молекулы туалетных испарений. Нанокатализаторы могли бы также предотвратить потери и повысить эффективность многих технологических процессов. Почти 20% сырой нефти остаются непереработанными по причине несовершенной технологии очистки.

Сейчас ведутся работы по созданию специальных керамических цилиндров, пронизанных нанопорами, способных удержать только одну молекулу. Если пропустить сырую нефть через такой катализатор, то ни одна молекулярная цепочка не уйдёт от очистки, и эффективность крекинга достигнет 100%.В том, что касается новых материалов, наноинженерия —- это уже не просто мечты. Тончайшие, прозрачные и электропроводящие наноматериалы, которые невозможно поцарапать и к которым не пристаёт грязь (так называемый эффект лотоса), а также нанопорошок —- это уже известные продукты. Без нанопорошка не было бы чипов Athlon от AMD или Intel Pentium.

При химико-механической обработке кремниевая плата, из которой потом будут вырезаны процессоры, перед каждым этапом наращивания полируется таким порошком из йодида серы. Посредством нанотехнологий можно оптимизировать даже процесс легирования металлов. Так, ещё в средние века были открыты супертонкие углеродные добавки, которые закаляли клинки. Но то, что раньше было случайным продуктом, рождавшимся между молотом и наковальней, сейчас, напротив, становится новым направлением целенаправленного проектирования материалов. Конечно, инструментарий нанотехнологий немыслим без компьютеров. И в этом —- знак окончания долгого периода в истории науки. Тысячелетиями воздействие инструмента было непосредственно ощутимо, к инструменту нужно было в прямом смысле приложить руку, то есть взять молоток, пилу, закрутить винт, поднять блок - позже это воздействие было, по крайней мере, видимо, пример —- паровая машина.

"Внутренний" космос —- атомы и молекулы —- был недоступен. Все, что происходит в этой сфере, мы должны переводить с языка компьютера в доступные нашему пониманию картины. Мы подошли к новой фазе: гибридизации когнитивной (связанной с сознанием, мышлением) и манипулирующей технологий. Расшифровка человеческого генома, тоже объект наноизмерения, была, прежде всего, компьютерным достижением. Если, однако, реальный микромир всё равно должен воссоздаваться только "когнитивными приборами", можно его, конечно, ими же и моделировать. Это могло бы означать радикальный перелом в истории техники, приводящий к минимальным, а, возможно, и нулевым негативным последствиям новой технологии. Эрик Дрекслер назвал проблему нанотехнологий "серой слизью" Перед нанотехнологией давно стоит гипотетическая проблема. Её имя —- "серая слизь" (gray goo problem).

Введение этого термина в обиход приписывают американцу Эрику Дрекслеру (Eric Drexler). В 1981 году была опубликована его научная работа, посвящённая проблемам нанотехнологии, а в 1986 появилась его книга "Машины созидания" (Engines of Creation), где речь шла о самовоспроизводящихся роботах размером с молекулу, которые, например, могли уничтожать раковые клетки в человеческом организме. Вскоре появились предположения, что же будет, если такие нанороботы выйдут из-под контроля. В худшем случае, всё живое на Земле будет разобрано на молекулы, которые затем будут бесконечно копироваться, и толстый слой серой слизи покроет Землю. Билл Джой считает, что исследования в области нанотехнологий нужно прекращать Среди всего прочего, это побудило Билла Джоя (Bill Joy), одного из разработчиков универсального языка программирования Java, призвать на страницах журнала Wired к частичному прекращению исследований в области нанотехнологий. С тех пор наноапокалиптики и оптимисты, такие как Ральф Меркл (Ralph Merkle) или Рэй Курцвайл (Ray Kurzweil) ведут горячие дебаты о проклятиях и благословениях новой технологии.

К дебатам этим, впрочем, всерьез относится пресса, а не учёные. В любом случае, нанотехнология, порождённая самой земной жизнью, остаётся до сих пор самой удивительной. И дело не только в таких очевидных вещах, как фабрика клеточного белка —- рибосома или система воспроизведения, зашифрованная в ДНК. Задумайтесь: наш слух в состоянии воспринимать колебания, амплитуда которых составляет величину, равную нескольким диаметрам атома —- вот это нанотехнология! Некоторые исследователи указывают на то, что до сих пор нет сколько-нибудь реальных концепций для дальнейшего развития, энергообеспечения и обработки информации для нанороботов.

Нобелевский лауреат Ричард Смолли хранит молчание Первооткрыватель фуллерена, углеродных шариковых молекул, американский химик, нобелевский лауреат, Ричард Смолли (Richard Smalley) тоже хранит молчание. Концепции самовоспроизводящихся нанороботов не хватает необходимого понимания со стороны химии. В общем, есть сомнения, что попытка такой чрезмерной миниатюризации, предпринимаемой Дрекслером и Курцвайлом, является плодотворной для прогресса нанотехнологии. Быть может, куда более важные принципы, применимые только в наномирах, пока ещё не открыты. В конце концов, если бы 150 лет назад с упорством, достойным лучшего применения, учёные занялись бы усовершенствованием имеющихся в наличии ламп, то мы могли бы сегодня иметь хай-тековские свечи, но остались бы без лазера. Статья о науки и техники получена: Membrana. ru