Краткая история развития нанотехнологий

N+1Hi-Tech

Не блоху подковать

Краткая история развития нанотехнологий

Василий Сычев

Давным-давно, когда деревья были большими, а электронные вычислительные машины еще больше, человечество в большинстве своем не предполагало, что в не таком уж далеком будущем появятся очень компактные, но очень функциональные цифровые устройства. Иван Ефремов и другие фантасты того времени с легкостью представляли себе межгалактические полеты, но не могли вообразить дальней связи без громоздких радиостанций. Тем не менее, сегодня мы едва ли можем представить свою жизнь без смартфона в кармане, умных часов на руке и тонких телевизоров дома. Многое из этого стало возможно благодаря исследованиям в области нанотехнологий. Вместе с Уральским федеральным университетом (УрФУ) вспоминаем историю миниатюризации электроники и пытаемся представить, как выглядел бы мир без нанотехнологий.

Нанотехнологии и с чем их едят

Считается, что основоположником методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологиями, в 1959 году стал Ричард Фейнман — американский ученый, один из создателей квантовой электродинамики. Он предположил, что должны существовать способы, позволяющие физически перемещать одиночные атомы и собирать из них программируемые машины, способные производить не только себе подобных, но и различные макровещи.

Ричард Фейнман. Public domain

Фейнман предполагал, что такие программируемые наномашины позволят выпускать различные устройства в больших количествах и гораздо дешевле, чем с использованием традиционных станков на заводах. Надо сказать, что идея Фейнмана пока в жизнь не воплощена, но сама возможность производства программируемых наномашин не опровергнута. Нанотехнологии вообще область молодая и неизведанная, но обещающая большие прорывы.

Например, до сих пор даже нет общепринятого на мировом уровне определения, что такое нанотехнологии. В США принято считать, что нанотехнологии — набор методов, которые позволяют в нанометровом масштабе использовать свойства объектов и материалов, отличающиеся от свойств свободных атомов и молекул, для производства новых материалов и приборов.

В России действует отдельный ГОСТ Р 55416-2013, согласно которому нанотехнологии представляют собой «совокупность технических методов, применяемых для изучения, проектирования и производства материалов, устройств и систем, включая целенаправленный контроль и управление строением, химическим составом и взаимодействием составляющих их отдельных элементов нанодиапазона», то есть в пространственном диапазоне от 1 до 100 нанометров.

«Суть нанотехнологий заключается в исследовании того, как меняются свойства материалов при переходе на наномасштаб — менее 100 нанометров. На таком масштабе возникают новые физические явления, проявляются новые свойства материалов, которые можно использовать в различных устройствах», — рассказывает Денис Аликин, заведующий лабораторией функциональных наноматериалов и наноустройств УРФУ.

Например, золото, само по себе являющееся химически инертным, может выступать катализатором, если из него сделать нанокольцо: с его помощью можно окислять монооксид углерода до диоксида углерода. Если в обычный аккумулятор добавить вместо привычного графита графен, то можно значительно улучшить свойства батареи — улучшить отвод тепла, проводимость электронов.

А если в бессвинцовый припой на основе олова и серебра добавить наночастицы оксида олова размером 40–60 нанометров, то температура его плавления снизится с порядка 300 градусов Цельсия до 200–220 градусов без потери основных свойств. Это означает, что при сборке электронных устройств можно использовать низкотемпературную пайку, а значит, отсутствует риск повреждения чувствительных к перегреву микросхем, например чипов памяти.

Подобных примеров можно привести множество — от способного передавать свет нанокремния до углеродных нанотрубок. При этом по мере развития нанотехнологий ученым приходится решать две фундаментальные проблемы: самоорганизацию наночастиц и образование агломератов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

10 способов освежить чувства в паре 10 способов освежить чувства в паре

Как вернуть чувствам былую яркость

Psychologies
Культовые кроссовки, выпуск 7: история adidas Samba — футбольной пары, ставшей универсальной Культовые кроссовки, выпуск 7: история adidas Samba — футбольной пары, ставшей универсальной

Разбираемся в феномене популярности модели adidas Samba

Правила жизни
Не медовый год для пчеловодов Не медовый год для пчеловодов

Производство меда становится все менее доходным

Агроинвестор
«Тяжело на душе»: 5 способов сбросить эмоциональный груз — откройте новые возможности «Тяжело на душе»: 5 способов сбросить эмоциональный груз — откройте новые возможности

Как понять, что с вами происходит?

Psychologies
Arcadia Sherpa 80XL Arcadia Sherpa 80XL

Верфь Arcadia Yachts считает эту яхту самым представительным своим проектом

Y Magazine
Что будет, если питаться лишь сырым мясом Что будет, если питаться лишь сырым мясом

Может быть, сырым мясом можно питаться постоянно?

ТехИнсайдер
«Свежатинка»: самые обсуждаемые новые фильмы от женщин-режиссеров «Свежатинка»: самые обсуждаемые новые фильмы от женщин-режиссеров

Самые интересные «женские» премьеры 2022 года

Forbes
5 самых популярных способов мошенничества при помощи мессенджеров 5 самых популярных способов мошенничества при помощи мессенджеров

Как обманывают с помощью мессенджеров и как не стать жертвой преступников

Maxim
Чтение выходного дня: фрагмент романа «Мальчики из “Никеля”» Колсона Уайтхеда, дважды лауреата Пулитцеровской премии Чтение выходного дня: фрагмент романа «Мальчики из “Никеля”» Колсона Уайтхеда, дважды лауреата Пулитцеровской премии

«Мальчики из “Никеля”» — о борьбе с рабством во времена Гражданской войны в США

Правила жизни
Уехала в Германию, сменила профессию, поздно родила: что стало с Людкой из фильма «Любовь и голуби» Уехала в Германию, сменила профессию, поздно родила: что стало с Людкой из фильма «Любовь и голуби»

Что стало с той самой Людкой из фильма «Любовь и голуби»?

VOICE
Проектируем города будущего: основные принципы импакт-инвестиций | Designing the City of the Future: the Basic Principles of Impact Investment Проектируем города будущего: основные принципы импакт-инвестиций | Designing the City of the Future: the Basic Principles of Impact Investment

Меняется городская среда — меняются целые сценарии жизни горожан

Позитивные изменения
Сколько времени требуется, чтобы похудеть Сколько времени требуется, чтобы похудеть

Что влияет на похудение и сколько времени может занять этот процесс?

ТехИнсайдер
Вселенная горячее, чем должна быть. В этом могут быть виноваты «темные фотоны» Вселенная горячее, чем должна быть. В этом могут быть виноваты «темные фотоны»

Межгалактические газовые облака немного теплее, чем должны быть

ТехИнсайдер
Строгая красота Строгая красота

Уютный и строгий интерьер в стиле торжественной неоклассики

SALON-Interior
Внутриканальные наушники: вредны для здоровья или нет Внутриканальные наушники: вредны для здоровья или нет

Есть мнение, что наушники-"затычки" портят слух, но так ли это на самом деле?

CHIP
79 лет после блокады. Какие фильмы помогут лучше понять Санкт-Петербург 79 лет после блокады. Какие фильмы помогут лучше понять Санкт-Петербург

Какие фильмы смотреть о блокадном Ленинграде

СНОБ
Страна дальнего следования Страна дальнего следования

В России работает непреложное правило — чем дальше в лес, тем ярче приключения

СНОБ
Старая форма, которую нужно перешивать, и «полная антисанитария ночью»: как работают в ресторанах «Вкусно — и точка» Старая форма, которую нужно перешивать, и «полная антисанитария ночью»: как работают в ресторанах «Вкусно — и точка»

Что интересного в процессе труда во «Вкусно — и точка»

VC.RU
Как выбрать вино по году урожая Как выбрать вино по году урожая

Для каких вин важен год урожая винограда и как по нему определить качество вина

СНОБ
Цикличность большого взрыва Цикличность большого взрыва

Каков физический механизм Большого взрыва?

Наука и жизнь
Неандертальцы из Комб-Греналя предпочли охоту на открытой местности Неандертальцы из Комб-Греналя предпочли охоту на открытой местности

Палеозоологи изучили зубы оленей и быков, найденные на памятнике Комб-Греналь

N+1

Ради неё он бросил свою верную подругу Дженнифер Флавин — и остался в дураках

VOICE
«Доктор Яд. О том, кто тихо убивал молодых женщин, пока все боялись Джека-потрошителя». Отрывок из книги «Доктор Яд. О том, кто тихо убивал молодых женщин, пока все боялись Джека-потрошителя». Отрывок из книги

Отрывок из тру-крайма об одержимом ядами докторе Томасе Криме

СНОБ
«Пока она варит дома борщи, мне достается самое сладкое» «Пока она варит дома борщи, мне достается самое сладкое»

5 историй женщин, которым нравится статус любовницы

Лиза
Поток генов из разных уголков Европы изменил генофонд скандинавов эпохи викингов Поток генов из разных уголков Европы изменил генофонд скандинавов эпохи викингов

Палеогенетики уточнили происхождение скандинавских популяций

N+1
Как принять свою неидеальность: 7 основных правил Как принять свою неидеальность: 7 основных правил

Как во всем преуспевать и всем нравиться?

Psychologies
Девять самых безумных пикапов 6x6 Девять самых безумных пикапов 6x6

Привод на шесть колёс всегда лучше четырёх, не так ли?

4x4 Club
Гангуро: как японские загорелые блондинки боролись с традиционными канонами красоты Гангуро: как японские загорелые блондинки боролись с традиционными канонами красоты

Гангуро: как они стали одной из самых ненавистных субкультур

Forbes
Что я знаю о папе: часть 1. Бумажные куклы Что я знаю о папе: часть 1. Бумажные куклы

Рассказ Яны Верзун «Папа»

Psychologies
Повелители молний: как управлять небесным электричеством с помощью лазера Повелители молний: как управлять небесным электричеством с помощью лазера

Физики впервые вызвали искусственный разряд молнии с помощью лазерного луча

Forbes
Открыть в приложении