Нано-технологии – что это такое?

Д.т.н., академик РАЕН, А.И. ХЕСИН

Термин "нано-технологии" в 1974 году предложил японец Норё Танигути для описания процесса построения новых объектов и материалов при помощи манипуляций с отдельными атомами. Нанометр - одна миллиардная часть метра. Размер атома - несколько десятых нанометра Все предыдущие научно-технические революции сводились к тому, что человек все более умело копировал механизмы и материалы, созданные Природой. Прорыв в область нано-технологий - совсем другое дело. Впервые человек будет создавать новую материю, которая Природе была неизвестна и недоступна Фактически наука подошла к моделированию принципов построения живой материи, которая основана на самоорганизации и саморегуляции. Уже освоенный метод создания структур с помощью квантовых точек - это и есть самоорганизация. Переворот в цивилизации - создание бионических приборов.

Для понятия нано-технология, пожалуй, не существует исчерпывающего определения, но по аналогии с существующими ныне микро-технологиями следует, что нано-технологии - это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, в сотни раз меньшая длины волны видимого света и сопоставимая с размерами атомов. Поэтому переход от "микро" к "нано" - это уже не количественный, а качественный переход - скачок от манипуляции веществом к манипуляции отдельными атомами.

Международная система единиц (СИ) происхождение наименований приставок.

Первые приставки были введены в 1793-1795гг. при узаконении во Франции метрической системы мер. Было принято для кратных единиц наименования приставок брать из греческого языка, для дольных - из латинского. В те годы были приняты следующие приставки: кило... (от греч. chilioi - тысяча), гекто... (от греч. hekaton - сто), дека... (от греч. deka - десять), деци... (от лат. decem - десять), санти... (от лат. centum - сто), милли... (от лат. mille - тысяча). В последующие годы число кратных и дольных единиц увеличилось; наименования приставок для их обозначения заимствовались иногда и из других языков. Появились следующие приставки: мега... (от греч. megas - большой), гига... (от греч. gigas, gigantos - великан), тера... (от греч. teras, teratos - огромный, чудовище), микро... (от греч. mikros - малый, маленький), нано... (от греч. nanos - карлик), пико... (от итал. piccolo - небольшой, мелкий), фемто... (от датск. femten - пятнадцать), атто... (от датск. atten - восемнадцать). Последние две приставки пета... и экса... - были приняты в 1975г.: "пета" ... (от греч. peta - пять, что соответсвует пяти разрядам по 10 ³), "экса" ... (от греч. hex - шесть, что соответсвует шести разрядам по 10 ³). Зепто- (zepto-) — дольная метрическая приставка, обозначающая 10⁻²¹. Йокто- (yocto-) — дольная метрическая приставка, обозначающая 10⁻²⁴. Для наглядности приведем таблицу:

Когда речь идет о развитии нано-технологий, имеются в виду три направления:

• изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;
• разработка и изготовление нано-машин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу;
• непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего существующего.

В то же время, сейчас активно развиваются нано-технологические методы, позволяющие создавать активные элементы (транзисторы, диоды) размером с молекулу и формировать из них многослойные трехмерные схемы. Возможно, именно микроэлектроника будет первой отраслью, где "атомная сборка" будет осуществлена в промышленных масштабах.

Хотя сейчас в нашем распоряжении и имеются средства для манипуляций отдельными атомами, вряд ли их можно "напрямую" применять для того, чтобы собрать что-либо практически необходимое: уже хотя бы только из-за количества атомов, которые придется "монтировать".

Однако возможностей существующих технологий уже достаточно, чтобы соорудить из нескольких молекул некие простейшие механизмы, которые, руководствуясь управляющими сигналами извне (акустическими, электромагнитными и пр.), смогут манипулировать другими молекулами и создавать себе подобные устройства или более сложные механизмы.

Те, в свою очередь, смогут изготовить еще более сложные устройства и т.д. в конце концов этот экспоненциальный процесс приведет к созданию молекулярных роботов - механизмов, сравнимых по размерам с крупной молекулой и обладающих собственным встроенным компьютером.

Читайте далее:

Нанотехнологии открывают новый мир по многим направлениям