Nanotehnologija

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Zupčanici na bazi nanocijevi molekularne veličine

Nanotehnologija je oblast fundamentalne i primenjene nauke i tehnologije koja se bavi skupom teorijske potpore , praktičnim metodama istraživanja, analize i sinteze, kao i metodama proizvodnje i upotrebe proizvoda sa zadatom atomskom strukturom putem kontrolisane manipulacije pojedinačni atomi i molekuli .

Definicije i terminologija

Danas (2018-2019) u svijetu ne postoji jedinstveni standard koji opisuje šta su nanotehnologija i nanoproizvodi.

Među pristupima definiranju pojma "nanotehnologija" su sljedeći:

  1. U Tehničkom komitetu ISO /TC 229, nanotehnologija znači sljedeće: [1]
    1. poznavanje i kontrola procesa, obično na skali od 1 nm , ali ne isključujući skalu manju od 100 nm u jednoj ili više dimenzija, kada implementacija efekta veličine (fenomena) dovodi do mogućnosti novih primjena;
    2. korištenje svojstava objekata i materijala na nanometarskoj skali, koja se razlikuju od svojstava slobodnih atoma ili molekula, kao i od zapreminskih svojstava tvari koja se sastoji od ovih atoma ili molekula, za stvaranje naprednijih materijala, uređaja, sistema koji implementiraju ova svojstva.
  2. Na teritoriji Ruske Federacije koncept nanotehnologije uspostavljen je u GOST R 55416-2013 „Nanotehnologija. Dio 1. Osnovni pojmovi i definicije ” [2] , i to:

skup tehnoloških metoda koji se koriste za proučavanje, projektovanje i proizvodnju materijala, uređaja i sistema, uključujući ciljanu kontrolu i upravljanje strukturom, hemijskim sastavom i interakcijom njihovih sastavnih pojedinačnih elemenata nano opsega .

  1. Prema „Konceptu razvoja rada u Ruskoj Federaciji u oblasti nanotehnologije za period do 2010. godine “ ( 2004. ) [3], nanotehnologija se definiše kao skup metoda i tehnika koje pružaju mogućnost stvaranja i modificiraju objekte na kontroliran način, uključujući komponente veličine manje od 100 nm, barem u jednoj dimenziji, i kao rezultat su dobili fundamentalno nove kvalitete koji omogućavaju njihovu integraciju u potpuno funkcionalne sisteme velikih razmjera.

Praktični aspekt nanotehnologije uključuje proizvodnju uređaja i njihovih komponenti potrebnih za stvaranje, obradu i manipulaciju atomima , molekulama i nanočesticama . Podrazumijeva se da objekt ne mora imati barem jednu linearnu veličinu manju od 100 nm – to mogu biti makro objekti čija se atomska struktura kontrolira na kontroliran način sa rezolucijom na nivou pojedinačnih atoma, ili koji sadrže nanoobjekte . U širem smislu, ovaj pojam obuhvata i metode dijagnostike, karakterologije i istraživanja takvih objekata.

Nanotehnologija se kvalitativno razlikuje od tradicionalnih disciplina, budući da su u takvoj skali uobičajene makroskopske tehnologije za rukovanje materijama često neprimjenjive, a mikroskopski fenomeni, zanemarivi na uobičajenim skalama, postaju mnogo značajniji: svojstva i interakcije pojedinačnih atoma i molekula ili molekula. agregati (na primjer, Vanove der Waalsove sile ), kvantni efekti .

Nanotehnologija i molekularna tehnologija posebno su nove, vrlo malo proučavane discipline. Glavna otkrića predviđena u ovoj oblasti još nisu napravljena. Ipak, istraživanja koja su u toku već daju praktične rezultate. Upotreba naprednih naučnih dostignuća u nanotehnologiji omogućava da se ona svrsta u kategoriju visoke tehnologije .

Razvoj moderne elektronike ide putem smanjenja veličine uređaja. S druge strane, klasični načini proizvodnje približavaju se svojoj prirodnoj ekonomskoj i tehnološkoj barijeri, kada se veličina uređaja blago smanjuje, ali ekonomski troškovi eksponencijalno rastu. Nanotehnologija je sljedeći logičan korak u razvoju elektronike i drugih znanstveno intenzivnih industrija.

istorija

Mnogi izvori, prvenstveno na engleskom, prvi pomen metoda koje će kasnije biti nazvane nanotehnologija dovode u vezu sa čuvenim govorom Richarda Feynmana „Ima puno prostora ispod“ , koji je napravio 1959. godine na Kalifornijskom institutu za tehnologiju u godišnji sastanak Američkog fizičkog društva. Richard Feynman je sugerirao da je moguće mehanički pomicati pojedinačne atome koristeći manipulator odgovarajuće veličine, barem takav proces ne bi bio u suprotnosti sa zakonima fizike poznatim do danas.

Predložio je da se ovaj manipulator uradi na sljedeći način. Potrebno je izgraditi mehanizam koji bi kreirao svoju kopiju, samo red veličine manju. Stvoreni manji mehanizam mora opet stvoriti svoju kopiju, opet red veličine manju, i tako sve dok dimenzije mehanizma ne budu srazmjerne veličini reda jednog atoma. U tom slučaju će biti potrebno izvršiti promjene u strukturi ovog mehanizma, jer će sile gravitacije koje djeluju u makrosvijetu sve manje utjecati, a sile međumolekularnih interakcija i van der Waalsove sile će sve više utjecati na rad mehanizma. Posljednja faza - rezultirajući mehanizam će sastaviti svoju kopiju od pojedinačnih atoma. U principu, broj takvih kopija je neograničen, biće moguće napraviti proizvoljan broj takvih mašina za kratko vreme. Ove mašine će moći da sklapaju makro stvari na isti način, atomskim sastavljanjem. To će stvari pojeftiniti za red veličine - takvim robotima (nanorobotima) će trebati dati samo potreban broj molekula i energije, te napisati program za sklapanje potrebnih predmeta. Tu mogućnost do sada niko nije mogao opovrgnuti, ali još niko nije uspio stvoriti takve mehanizme. Evo kako je R. Feynman opisao svog navodnog manipulatora:

Razmišljam o stvaranju električno upravljanog sistema koji koristi konvencionalno proizvedene "servisne robote" u obliku četiri puta manjih replika "ruka" operatera. Takvi mikro-mehanizmi će moći lako da izvode operacije u smanjenom obimu. Govorim o sićušnim robotima opremljenim servo motorima i malim “ručicama” koje mogu zategnuti jednako male vijke i matice, izbušiti vrlo male rupe, itd. Ukratko, mogu obaviti sav posao u mjerilu 1:4. Da biste to učinili, naravno, prvo morate napraviti potrebne mehanizme, alate i ruke manipulatora u jednoj četvrtini uobičajene veličine (u stvari, jasno je da to znači smanjenje svih kontaktnih površina za faktor 16). U posljednjoj fazi ovi uređaji će biti opremljeni servo motorima (16 puta smanjene snage) i povezani na konvencionalni električni sistem upravljanja. Nakon toga će biti moguće koristiti ruke manipulatora, smanjene za 16 puta! Opseg primjene ovakvih mikrorobota, kao i mikromašina, može biti prilično širok - od hirurških operacija do transporta i obrade radioaktivnih materijala. Nadam se da će se princip predloženog programa, kao i neočekivani problemi i briljantne prilike u vezi s njim, razumjeti. Štoviše, može se razmišljati o mogućnosti daljnjeg značajnog smanjenja razmjera, što će, naravno, zahtijevati daljnje strukturne promjene i modifikacije (usput, u određenoj fazi, možda će biti potrebno napustiti "ruke" uobičajenom obliku), ali će omogućiti proizvodnju novih, mnogo naprednijih uređaja opisanog tipa. Ništa vas ne sprečava da nastavite sa ovim procesom i napravite onoliko sićušnih mašina koliko želite, jer nema ograničenja vezanih za postavljanje mašina ili njihovu potrošnju materijala. Njihov volumen će uvijek biti mnogo manji od volumena prototipa. Lako je izračunati da će ukupna zapremina od 1 miliona mašina smanjena za faktor 4000 (a samim tim i masa materijala upotrebljenih za proizvodnju) biti manja od 2% zapremine i težine konvencionalne mašine normalne dimenzije. Jasno je da to odmah otklanja problem cijene materijala. U principu, bilo bi moguće organizovati milione identičnih minijaturnih fabrika, na kojima bi sićušne mašine neprekidno bušile rupe, štancale delove itd. Kako se smanjujemo, stalno ćemo se susresti sa vrlo neobičnim fizičkim pojavama. Sve što morate da upoznate u životu zavisi od velikih faktora. Osim toga, postoji i problem "ljepljenja" materijala pod utjecajem intermolekularnih sila (tzv. van der Waalsove sile), što može dovesti do efekata neuobičajenih za makroskopske razmjere. Na primjer, matica se neće odvojiti od vijka nakon otpuštanja, au nekim slučajevima će se čvrsto zalijepiti za površinu, itd. Postoji nekoliko fizičkih problema ove vrste koje treba imati na umu pri dizajniranju i izgradnji mikroskopskih mehanizama. [4]

U toku teoretskog proučavanja ove mogućnosti pojavili su se hipotetski scenariji sudnjeg dana, koji sugeriraju da će nanoroboti apsorbirati cjelokupnu biomasu Zemlje, izvršavajući svoj program samoreprodukcije (tzv. " sivi sluz " ili "sivi sluz" ).

Prve pretpostavke o mogućnosti proučavanja objekata na atomskom nivou nalaze se u knjizi "Optics" Isaaca Newtona , objavljenoj 1704. godine. U knjizi, Njutn izražava nadu da će mikroskopi budućnosti jednog dana moći da istraže "tajne korpuskula " [5] .

Po prvi put termin "nanotehnologija" upotrebio je Norio Taniguchi 1974. [6] Ovaj termin je nazvao proizvodnjom proizvoda veličine nekoliko nanometara . 1980-ih, termin koji je koristio Eric K. Drexler u svojoj knjizi Motori stvaranja: Nadolazeća era nanotehnologije “ („Motori stvaranja: Nadolazeća era nanotehnologije“) i „Nanosistemi: molekularne mašinerije, proizvodnja i računanje ». U središtu njegovog istraživanja bili su matematički proračuni, uz pomoć kojih je bilo moguće analizirati rad uređaja veličine nekoliko nanometara.

Osnovne odredbe

Naučnici sa Univerziteta Wisconsin-Madison su 2009. godine otkrili da su zakoni trenja u makro- i nano svijetu slični [7] .

Nanočestice

Trenutni trend minijaturizacije pokazao je da supstanca može imati potpuno nova svojstva ako se uzme vrlo mala čestica ove supstance. Čestice veličine od 1 do 100 nanometara obično se nazivaju " nanočestice ". Na primjer, pokazalo se da nanočestice nekih materijala imaju vrlo dobra katalitička i adsorpciona svojstva. Drugi materijali pokazuju zadivljujuća optička svojstva, na primjer, ultra-tanki filmovi organskih materijala koriste se za proizvodnju solarnih ćelija . Takve baterije, iako imaju relativno nisku kvantnu efikasnost , jeftinije su i mogu biti mehanički fleksibilne. Moguće je postići interakciju umjetnih nanočestica sa prirodnim objektima nano-veličine - proteinima , nukleinskim kiselinama itd. Temeljito pročišćene nanočestice mogu se samoporavnati u određene strukture. Ova struktura sadrži strogo uređene nanočestice i često pokazuje neobična svojstva.

Nanoobjekti su podijeljeni u 3 glavne klase: trodimenzionalne čestice dobivene eksplozijom provodnika, sintezom plazme, redukcijom tankih filmova itd.; dvodimenzionalni objekti - filmovi dobijeni molekularnim nanošenjem slojeva, CVD , ALD, ionskim nanošenjem slojeva itd.; jednodimenzionalni objekti - brkovi, ovi objekti se dobijaju metodom molekularnog nanošenja slojeva, uvođenjem supstanci u cilindrične mikropore itd. Postoje i nanokompoziti - materijali dobijeni unošenjem nanočestica u bilo koju matricu. Trenutno je široko rasprostranjena samo metoda mikrolitografije, koja omogućava dobijanje ravnih otočnih objekata veličine 50 nm ili više na površini matrice, koristi se u elektronici; CVD i ALD se uglavnom koriste za stvaranje mikronskih filmova. Druge metode se uglavnom koriste u naučne svrhe. Posebno treba istaći metode jonskog i molekularnog slojevanja, jer se mogu koristiti za stvaranje pravih monoslojeva .

Posebnu klasu čine organske nanočestice prirodnog i vještačkog porijekla.

Budući da mnoga fizička i hemijska svojstva nanočestica, za razliku od rasutog materijala, jako zavise od njihove veličine, poslednjih godina postoji značajan interes za metode merenja veličine nanočestica u rastvorima: analiza putanje nanočestica , dinamičko raspršenje svetlosti , sedimentacija analize i ultrazvučne metode .

Samoorganizacija nanočestica i samoorganizirajući procesi

Jedno od najvažnijih pitanja s kojima se suočava nanotehnologija je kako natjerati molekule da se grupišu na određeni način, da se samoorganiziraju, kako bi na kraju dobili nove materijale ili uređaje. Ovim problemom se bavi sekcija hemije - supramolekularna hemija . Ne proučava pojedinačne molekule , već interakcije između molekula, koje su sposobne da na određeni način porede molekule, stvarajući nove supstance i materijale . Ohrabruje činjenica da takvi sistemi postoje u prirodi i da se odvijaju slični procesi. Tako su poznati biopolimeri koji se mogu organizirati u posebne strukture. Jedan od primjera su proteini koji ne samo da se mogu sklopiti u globularni oblik , već i formirati komplekse - strukture koje uključuju nekoliko proteinskih molekula. Već postoji metoda sinteze koja koristi specifična svojstva molekula DNK . Uzima se komplementarna DNK ( cDNK ), molekula A ili B se povezuje na jedan od krajeva. Imamo 2 supstance: ---- A i ---- B, gde je ---- konvencionalna slika jedne DNK molekula. Sada, ako pomiješate ove 2 supstance, formiraju se vodikove veze između dva pojedinačna lanca DNK, koje će privući molekule A i B jedna drugoj. Uvjetno predstavimo rezultirajuću vezu: ==== AB. Molekul DNK se može lako ukloniti nakon završetka procesa.

Međutim, fenomeni samoorganizacije nisu ograničeni samo na spontano sređivanje molekula i/ili drugih čestica kao rezultat njihove interakcije. Postoje i drugi procesi koji su svojstveni sposobnosti samoorganizacije, a koji nisu predmet supramolekularne hemije. Jedan od ovih procesa je elektrohemijska anodna oksidacija ( anodizacija ) aluminijuma, odnosno vrste aluminijuma koja dovodi do stvaranja poroznih anodnih oksidnih filmova (PAOF). PAOP su kvazi-uređene mezoporozne strukture sa porama koje se nalaze normalno na površinu uzorka i imaju prečnik od jedinica do stotina nanometara i dužine od frakcija do stotina mikrometara. Postoje procesi koji omogućavaju značajno povećanje stepena uređenosti u rasporedu pora i stvaranje nanostrukturiranih jedno-, dvo- i trodimenzionalnih nizova na bazi PAOA.

Problem aglomeracije

Čestice reda nanometara, ili nanočestice , kako ih zovu u naučnim krugovima, imaju jedno svojstvo koje u velikoj meri ometa njihovu upotrebu. Они могут образовывать агломераты , то есть слипаться друг с другом. Так как наночастицы многообещающи в отраслях производства керамики , металлургии , эту проблему необходимо решать. Одно из возможных решений — использование веществ — диспергентов , таких как цитрат аммония (водный раствор), имидазолин , олеиновый спирт (нерастворимых в воде). Их можно добавлять в среду, содержащую наночастицы. Подробнее это рассмотрено в источнике «Organic Additives And Ceramic Processing», DJ Shanefield, Kluwer Academic Publ., Boston (англ.).

Новейшие достижения

Наноматериалы

Способы получения наноматериалов

Существующие способы получения наноматериалов включают в себя использование дугового электрического разряда в плазме между графитовыми электродами для получения фуллеренов, углеродных нанотрубок, газофазный метод для получения фуллеренов при высоких температурах, разложение углеводородов при высоких температурах и участии катализатора , порошковая технология , методы прессования и деформации , методы физического и химического осаждения плёночных покрытий[8] .

Методы исследования

В силу того, что нанотехнология — междисциплинарная наука, для проведения научных исследований используют те же методы, что и «классические» биология , химия , физика . Одним из относительно новых методов исследований в области нанотехнологии является сканирующая зондовая микроскопия . В настоящее время в исследовательских лабораториях используются не только «классические» зондовые микроскопы , но и СЗМ в комплексе с оптическими и электронными микроскопами , спектрометрами комбинационного (рамановского) рассеяния и флюоресценции , ультрамикротомами (для получения трёхмерной структуры материалов).

Сканирующая зондовая микроскопия

Одним из методов, используемых для изучения нанообъектов , является сканирующая зондовая микроскопия . В рамках сканирующей зондовой микроскопии реализованы оптические методики.

Исследования свойств поверхности с помощью сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) проводятся на воздухе при атмосферном давлении, в вакууме и даже в жидкости. Различные СЗМ методики позволяют изучать как проводящие, так и не проводящие объекты. Кроме того, СЗМ поддерживает совмещение с другими методами исследования, например, с классической оптической микроскопией и спектральными методами.

С помощью сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) можно не только увидеть отдельные атомы, но и также избирательно воздействовать на них, в частности, перемещать атомы по поверхности. Учёным уже удалось создать двумерные наноструктуры на поверхности, используя данный метод. Например, в исследовательском центре компании IBM , последовательно перемещая атомы ксенонa на поверхности монокристалла никеля, сотрудники смогли выложить три буквы логотипа компании ( «атомы IBM» [en] ), используя 35 атомов ксенона [9] .

При выполнении подобных манипуляций возникает ряд технических трудностей. В частности, требуется создание условий сверхвысокого вакуума (10 −11 тор), необходимо охлаждать подложку и микроскоп до сверхнизких температур (4—10 K), поверхность подложки должна быть атомарно чистой и атомарно гладкой, для чего применяются специальные методы её приготовления. Охлаждение подложки производится с целью уменьшения поверхностной диффузии осаждаемых атомов, охлаждение микроскопа позволяет избавиться от термодрейфа.

Для решения задач, связанных с точным измерением топографии, свойств поверхности и с манипуляцией нанообъектами посредством зонда сканирующего атомно-силового микроскопа, была предложена методология особенность-ориентированного сканирования (ООС). ООС-подход позволяет в автоматическом режиме реализовать нанотехнологию «снизу-вверх», то есть технологию поэлементной сборки наноустройств. При этом работа производится при комнатной температуре, поскольку ООС в реальном масштабе времени определяет скорость дрейфа и выполняет компенсацию вызываемого дрейфом смещения. На многозондовых инструментах ООС позволяет последовательно применить к нанообъекту любое количество аналитических и технологических зондов, что даёт возможность создавать сложные нанотехнологические процессы, состоящие из большого числа измерительных, технологических и контрольных операций.

Однако в большинстве случаев нет необходимости манипулировать отдельными атомами или наночастицами и достаточно обычных лабораторных условий для изучения интересующих объектов.

Наномедицина и химическая промышленность

Направление в современной медицине, основанное на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на наномолекулярном уровне.

  • ДНК-нанотехнологии используют специфические основы молекул ДНК и нуклеиновых кислот для создания на их основе чётко заданных структур [10] .
  • Промышленный синтез молекул лекарств и фармакологических препаратов чётко определённой формы (бис-пептиды).

Компьютеры и микроэлектроника

  • Центральные процессоры15 октября 2007 года компания Intel заявила о разработке нового прототипа процессора , содержащего наименьший структурный элемент размерами примерно 45 нм . В дальнейшем компания намерена достичь размеров структурных элементов до 5 нм. Основной конкурент Intel, компания AMD , также давно использует для производства своих процессоров нанотехнологические процессы, разработанные совместно с компанией IBM . Характерным отличием от разработок Intel является применение дополнительного изолирующего слоя SOI , препятствующего утечке тока за счёт дополнительной изоляции структур, формирующих транзистор. Уже существуют рабочие образцы процессоров с транзисторами размером 14 нм и опытные образцы на 10 нм.
  • Жёсткие диски — в 2007 году Петер Грюнберг и Альберт Ферт получили Нобелевскую премию по физике за открытие GMR-эффекта , позволяющего производить запись данных на жестких дисках с атомарной плотностью информации.
  • Сканирующий зондовый микроскопмикроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера (зонда) с поверхностью исследуемого образца. Обычно под взаимодействием понимается притяжение или отталкивание кантилевера от поверхности из-за сил Ван-дер-Ваальса. Но при использовании специальных кантилеверов можно изучать электрические и магнитные свойства поверхности. СЗМ может исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими молекулами ( ДНК ). Пространственное разрешение сканирующих зондовых микроскопов зависит от характеристик используемых зондов. Разрешение достигает атомарного по горизонтали и существенно превышает его по вертикали.
  • наноантенна [11]9 февраля 2005 года в лаборатории Бостонского университета была получена антенна-осциллятор размерами порядка 1 мкм . Это устройство насчитывает 5000 миллионов атомов и способно осциллировать с частотой 1,49 гигагерц , что позволяет передавать с её помощью огромные объёмы информации.
  • Плазмоны — коллективные колебания свободных электронов в металле. Характерной особенностью возбуждения плазмонов можно считать так называемый плазмонный резонанс, впервые предсказанный Ми в начале XX века. Длина волны плазмонного резонанса, например, для сферической частицы серебра диаметром 50 нм составляет примерно 400 нм, что указывает на возможность регистрации наночастиц далеко за границами дифракционного предела (длина волны излучения много больше размеров частицы). В начале 2000 года , благодаря быстрому прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к развитию новой области нанотехнологии — наноплазмонике. Оказалось возможным передавать электромагнитное излучение вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний.

Робототехника

  • Молекулярные роторы — синтетические наноразмерные двигатели, способные генерировать крутящий момент при приложении к ним достаточного количества энергии.
  • Нанороботыроботы , созданные из наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации , исполнения программ. Нанороботы, способные к созданию своих копий, то есть самовоспроизводству , называются репликаторами. Возможность создания нанороботов рассмотрел в своей книге «Машины создания» (1986) американский учёный Эрик Дрекслер . Вопросы разработки нанороботов и их компонентов рассматриваются на профильных международных конференциях [12] [13] .
  • Молекулярные пропеллеры — наноразмерные молекулы в форме винта, способные совершать вращательные движения благодаря своей специальной форме, аналогичной форме макроскопического винта.
  • С 2006 года в рамках проекта RoboCup (чемпионат по футболу среди роботов) появилась номинация «Nanogram Competition», в которой игровое поле представляет собой квадрат со стороной 2,5 мм. Максимальный размер игрока ограничен 300 мкм.

Концептуальные устройства

  • Nokia Morph — проект сотового телефона будущего, созданный совместно научно-исследовательским подразделением Nokia и Кембриджским университетом на основе использования нанотехнологических материалов.

Индустрия

В 2004 году мировые инвестиции в сферу разработки нанотехнологий почти удвоились по сравнению с 2003 годом и достигли $10 млрд. На долю частных доноров — корпораций и фондов — пришлось примерно $6,6 млрд инвестиций, на долю государственных структур — около $3,3 млрд. Мировыми лидерами по общему объёму капиталовложений в этой сфере стали Япония и США . Япония увеличила затраты на разработку новых нанотехнологий на 126 % по сравнению с 2003 годом (общий объём инвестиций составил $4 млрд.), США — на 122 % ($3,4 млрд.). Объём мирового рынка наноматериалов в 2001 году составлял 555 млн долларов, а в 2005 году он составил более 900 млн долларов [14] .

Отношение общества к нанотехнологиям

Прогресс в области нанотехнологий вызвал определённый общественный резонанс.

Отношение общества к нанотехнологиям изучалось ВЦИОМ [15] [16] [17] [18] и европейской службой «Евробарометр» [19] .

Ряд исследователей указывают на то, что негативное отношение к нанотехнологии у неспециалистов может быть связано с религиозностью [20] , а также из-за опасений, связанных с токсичностью наноматериалов [21] . Особо это актуально для широко разрекламированного коллоидного серебра , свойства и безопасность которого находятся под большим вопросом.

Реакция мирового сообщества на развитие нанотехнологий

C 2005 года функционирует организованная CRN [en] международная рабочая группа, изучающая социальные последствия развития нанотехнологий [22] .

В октябре 2006 года Международным Советом по нанотехнологиям выпущена обзорная статья , в которой, в частности, говорилось о необходимости ограничения распространения информации по нанотехнологическим исследованиям в целях безопасности. Первые научные статьи о безопасности наночастиц появились только в 2001 году [23] . В 2008 году учреждена международная нанотоксикологическая организация (International Alliance for NanoEHS Harmonization), призванная установить протоколы для воспроизводимого токсикологического тестирования наноматериалов на клетках и живых организмах. [24]

В 2004 году в эстонском Институте физической химии создана научно-исследовательская группа по экотоксикологическим исследованиям нанооксидов металлов , которая уже получила международное признание. В 2011 году присуждена Государственная премия Эстонии руководителю этой группы доктору наук Анне Кахру [25] за цикл работ по нанотоксикологии [26] .

Организация « Гринпис » не требует полного запрета исследований в области нанотехнологий, но высказывает опасения по поводу опасности «наночастиц», под коими, видимо, подразумевает « серую слизь » [27] .

Тема последствий развития нанотехнологий становится объектом философских исследований. Так, о перспективах развития нанотехнологий говорилось на прошедшей в 2007 году международной футурологической конференции Transvision, организованной WTA [28] [29] .

Реакция российского общества на развитие нанотехнологий

26 апреля 2007 года президент России Владимир Путин в послании Федеральному Собранию назвал нанотехнологии «наиболее приоритетным направлением развития науки и техники» [30] . Он предположил, что для большинства россиян нанотехнологии сегодня — «некая абстракция вроде атомной энергии в 30-е годы» [30] .

Затем о необходимости развития нанотехнологий заявляет ряд российских общественных организаций.

8 октября 2008 года было создано «Нанотехнологическое общество России», в задачи которого входит «просвещение российского общества в области нанотехнологий и формирование благоприятного общественного мнения в пользу нанотехнологического развития страны» [31]

6 октября 2009 года президент Дмитрий Медведев на открытии Международного форума по нанотехнологиям в Москве заявил: «Главное, чтобы не произошло по известному сценарию — мировая экономика начинает расти, экспортный потенциал возрастает, и никакие нанотехнологии не нужны и можно дальше продавать энергоносители. Этот сценарий был бы для нашей страны просто губительным. Все мы должны сделать так, чтобы нанотехнологии стали одной из мощнейших отраслей экономики. Именно к такому сценарию развития я вас призываю», — подчеркнул Д. Медведев, обращаясь к участникам форума. При этом президент особо отметил, что «пока эта (государственная) поддержка (бизнеса) носит безалаберный характер, пока мы не смогли ухватить суть этой работы, надо наладить эту работу». Д. Медведев также подчеркнул, что Роснано до 2015 года на эти цели будет выделено 318 млрд рублей. Д. Медведев предложил Минобрнауки увеличить количество специальностей в связи с развитием потребности в квалифицированных кадрах для нанотехнологий, а также создать госзаказ на инновации и открыть «зелёный коридор» для экспорта высокотехнологичных товаров. [1]

Нанотехнологии в искусстве

Ряд произведений американской художницы Наташи Вита-Мор касается нанотехнологической тематики [32] [33] .

В современном искусстве возникло новое направление « наноарт » (наноискусство) — вид искусства, связанный с созданием художником скульптур (композиций) микро- и нано-размеров (10 −6 и 10 −9 м, соответственно) под действием химических или физических процессов обработки материалов, фотографированием полученных нано-образов с помощью электронного микроскопа и обработкой черно-белых фотографий в графическом редакторе.

В широко известном произведении русского писателя Н. Лескова «Левша» ( 1881 год ) есть любопытный фрагмент:

« Если бы, — говорит, — был лучше мелкоскоп, который в пять миллионов увеличивает, так вы изволили бы, — говорит, — увидать, что на каждой подковинке мастерово имя выставлено: какой русский мастер ту подковку делал
Н. Лесков « Левша »
»

Увеличение в 5 000 000 раз обеспечивают современные электронные и атомно-силовые микроскопы , считающиеся основными инструментами нанотехнологий. Таким образом, литературного героя Левшу можно считать первым в истории «нанотехнологом» [34] .

Изложенные Фейнманом в лекции 1959 г. «Там внизу много места» идеи о способах создания и применения наноманипуляторов совпадают практически текстуально с фантастическим рассказом известного советского писателя Бориса Житкова « Микроруки », опубликованным в 1931 году [ источник не указан 2922 дня ] .

Некоторые отрицательные последствия неконтролируемого развития нанотехнологий описаны в произведениях М. Крайтона («Рой»), С. Лема («Осмотр на месте» и « Мир на Земле »), С. Лукьяненко («Нечего делить») [ источник не указан 2922 дня ] .

Главный герой романа « Трансчеловек » Ю. Никитина — руководитель нанотехнологической корпорации и первый человек, испытавший на себе действие медицинских нанороботов [ источник не указан 2922 дня ] .

В научно-фантастических сериалах « Звёздные врата: SG-1 » и « Звёздные врата: Атлантида » одними из самых технически развитых рас являются две расы «репликаторов», возникших в результате неудачных опытов с использованием и описанием различных вариантов применения нанотехнологий. В фильме « День, когда Земля остановилась » с Киану Ривзом в главной роли, инопланетная цивилизация выносит человечеству смертный приговор и чуть было не уничтожает всё на планете при помощи самовоспроизводящихся нанорепликантов-жуков, пожирающих всё на своём пути [ источник не указан 2922 дня ] .

Форумы и выставки

Роснано 2010

Первый в России Международный форум по нанотехнологиям Rusnanotech прошёл в 2008 году , впоследствии ставший ежегодным. Работа по организации Международного форума по нанотехнологиям проводилась в соответствии с Концепцией, одобренной наблюдательным советом ГК « Роснанотех » 31 января 2008 года и распоряжением Правительства Российской Федерации № 1169-р от 12.08.2008 г. Форум прошёл с 3 по 5 декабря 2008 году в г. Москве в Центральном выставочном комплексе «Экспоцентр». Программа Форума состояла из деловой части, научно-технологических секций, стендовых докладов, докладов участников Международного конкурса научных работ молодых учёных в области нанотехнологий и выставки.

Всего в мероприятиях Форума приняло участие 9024 участника и посетителя из России и 32-х зарубежных стран, в том числе:

  • 4048 участника конгрессной части Форума,
  • 4212 посетителя выставки,
  • 559 стендист,
  • 205 представителей СМИ освещали работу Форума.

В 2009 году в мероприятиях Форума принял участие 10 191 человек из 75 регионов Российской Федерации и 38 других стран, в том числе:

  • 4022 участника конгрессной части Форума,
  • 9240 посетителя выставки,
  • 951 стендист,
  • 409 представителей СМИ освещали работу Форума.

В 2010 году в работе форума приняли участие почти 7200 человек. Среди посетителей экскурсий, специально организованных Фондом «Форум Роснанотех» для школьников, собрались участники Всероссийской интернет-олимпиады по нанотехнологиям, и ученики школ, оказавшиеся впервые в центре крупного нанотехнологического события. Специально для посещения Форума приехали школьники из г. Чебоксары, г. Тула, г. Ростова-на-Дону. Экскурсоводами стали аспиранты МГУ им. Ломоносова , включённые в процесс подготовки нанотехнологической олимпиады. [35]

Критика нанотехнологий

Критика нанотехнологий сосредоточилась в основном в двух направлениях:

  • прикрытие термином «нанотехнологии» организаций, занимающихся хищением бюджетных средств [36] [37] [38] [39] ;
  • технологические ограничения, препятствующие использованию нанотехнологий в промышленности.

См. также

Примечания

  1. ISO — Technical committees — TC 229 — Nanotechnologies
  2. Национальный стандарт РФ. Нанотехнологии. Часть 1. Основные термины и определения. ГОСТ Р 55416-2013 / ISO/TS 80004-1:2010 Группа Т00 .
  3. Определение нанотехнологии согласно «Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий на период до 2010 года»
  4. http://www.chem.msu.su/rus/jvho/2002-5/4.pdf
  5. James E. McClellan III, Harold Dorn. Science and Technology in World History. Second Edition. Johns Hopkins university press, 2006. p.263
  6. Попов Михаил Евгеньевич. Танигучи, Норио «Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологиями терминов» . Роснано . Дата обращения: 25 ноября 2011. Архивировано 4 февраля 2012 года.
  7. Законы трения в макро- и наномире оказались похожи . Лента.Ру (26.02.2009, 16:01:01). — «Ученым из Университета Висконсин-Мэдисон удалось доказать, что законы трения для наноструктур не отличаются от классических законов.». Дата обращения: 17 мая 2010.
  8. Нанотехнологии. Наука будущего, 2009 , с. 70.
  9. DM Eigler, EK Schweizer, Nature, vol. 344, p.666, 1990
  10. ДНК-нанотехнологии (недоступная ссылка) . Дата обращения: 31 октября 2012. Архивировано 20 декабря 2013 года.
  11. Слюсар, В.И. Наноантенны: подходы и перспективы. - C. 58 - 65. . Электроника: наука, технология, бизнес. – 2009. - № 2. C. 58 – 65 (2009).
  12. Workshop «Trends in nanomechanics and nanoengineering»
  13. Архивированная копия (недоступная ссылка) . Дата обращения: 15 апреля 2009. Архивировано 17 апреля 2009 года.
  14. Нанотехнологии. Наука будущего, 2009 , с. 37.
  15. Международный форум по нанотехнологиям Архивная копия от 15 июля 2010 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 22-05-2013 [3030 дней] — история , копия )
  16. НАНОТЕХНОЛОГИИ: ЧТО ЭТО ТАКОЕ И ЗАЧЕМ ОНИ НУЖНЫ? Архивная копия от 15 июля 2010 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 22-05-2013 [3030 дней] — история , копия )
  17. Российское население и наноиндустрия: вера против логики Архивная копия от 15 июля 2010 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 22-05-2013 [3030 дней] — история , копия )
  18. Наночудеса задерживаются Архивная копия от 15 июля 2010 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 22-05-2013 [3030 дней] — история , копия )
  19. Пятёрка достижений, изменивших мир в XX веке. Мнение Рунета Архивная копия от 15 июля 2010 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 22-05-2013 [3030 дней] — история , копия )
  20. Дмитрий Целиков Религия и нанотехнологии 09 декабря 2008 года
  21. Токсичность наноматериалов
  22. Center for Responsible Nanotechnology (англ.)
  23. Нанобиотехнология
  24. International Alliance for NanoEHS Harmonization (недоступная ссылка) . Дата обращения: 25 июня 2011. Архивировано 16 августа 2010 года.
  25. Anne Kahru CV (эст.)
  26. Академиков Хижнякова и Лилле наградили за вклад в науку
  27. Официальная точка зрения Гринпис (недоступная ссылка) . Дата обращения: 18 декабря 2012. Архивировано 19 января 2013 года.
  28. The Choice is Yours biweekly column by Gregor Wolbring Архивная копия от 25 октября 2008 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 22-05-2013 [3030 дней] — история , копия ) (англ.)
  29. Danielle Egan Death special: The plan for eternal life 13 October 2007 (англ.)
  30. 1 2 Путин: Нанотехнологии касаются всех и могут объединить СНГ (недоступная ссылка)
  31. В России образовалось Нанотехнологическое общество
  32. Nanomedicine Art Gallery Work of Natasha Vita-More Архивная копия от 8 января 2009 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 22-05-2013 [3030 дней] — история , копия ) (англ.)
  33. С.Wilson Droid Rage New York Times 21.10.2007 (англ.)
  34. http://az.lib.ru/l/leskow_n_s/text_0246.shtml Н. С. Лесков. Левша
  35. Rusnanotech 2010 — Третий Международный форум по нанотехнологиям 1-3 ноября 2010 г
  36. Нано-пурга: правда, стоящая за эйфорией нанотехнологии
  37. Сергей Иванов предостерёг народ от неправильных нанотехнологий (2007)
  38. Фурсенко опасается профанации понятия «нанотехнологии» (2007)
  39. Нанопрорыв или «нанокормушка» для чиновников? (2007) Архивная копия от 11 января 2010 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 22-05-2013 [3030 дней] — история , копия )

Литература

  • Алфимова М.М. Занимательные нанотехнологии. — М. : Бином, 2011. — С. 96.
  • Головин Ю.И. Наномир без формул. — М. : Бином, 2012. — С. 543.
  • Гудилин Е.А. и др. Богатство наномира. Фоторепортаж из глубин вещества. — М. : Бином, 2009. — С. 176.
  • Деффейс К., Деффейс С. Удивительные наноструктуры / пер. с англ.. — М. : Бином, 2011. — С. 206.
  • Дрекслер Э. , Мински М. Машины создания: Грядущая эра нанотехнологии = Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. — 2-е изд. — 2007. — ISBN 0-385-19973-2 .
  • К. Жоаким, Л. Плевер. Нанонауки. Невидимая революция. — М.: КоЛибри, 2009. Глава из книги
  • Малинецкий Г. Г. Нанотехнологии. От алхимии к химии и дальше// Интеграл. 2007, № 5, с.4-5.
  • Марк Ратнер, Даниэль Ратнер. Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи = Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea. — М. : «Вильямс» , 2006. — С. 240. — ISBN 0-13-101400-5 .
  • Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. Большое в малом . — www.nanonewsnet.ru. — С. 436. Архивная копия от 21 октября 2013 на Wayback Machine
  • Хартманн У. Очарование нанотехнологии / пер. с нем. – 2-е изд.. — М. : Бином, 2010. — С. 173.
  • Эрлих Г. Малые объекты – большие идеи. Широкий взгляд на нанотехнологии.. — М. : Бином, 2011. — С. 254.
  • Балабанов В. И. Нанотехнологии. Наука будущего. — М. : Эксмо, 2009. — 256 с. — ISBN 978-5-699-30976-4 .

Ссылки

Реферируемые журналы
Дополнительные материалы