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

Покупка подержанного Nissan Patrol шестого поколения (Y62) Покупка подержанного Nissan Patrol шестого поколения (Y62)

За Nissan Patrol всегда тянулся шлейф из мифов и легенд

4x4 Club
План на год План на год

Есть международные дни здоровья, чтобы напомнить нам о профилактике

Лиза
Все кончено Все кончено

Секс как средство от тревоги

СНОБ
Нужно ли платить детям: аргументы за и против и мнение психологов Нужно ли платить детям: аргументы за и против и мнение психологов

В чем разница между платой и поощрением?

Psychologies
Как победить тревогу, преодолеть кризис и обрести спокойствие: советы психолога Как победить тревогу, преодолеть кризис и обрести спокойствие: советы психолога

Отрывок из книги «Мы справимся» — как справляться с травмой

СНОБ
Как обустроить детскую комнату: советы для родителей Как обустроить детскую комнату: советы для родителей

Как обустроить современную детскую комнату с учетом особенностей пола и возраста

VOICE
Почему урчит живот и как с этим бороться: рассказывает врач Почему урчит живот и как с этим бороться: рассказывает врач

Из-за чего возникает ворчание в животе и что с этим делать?

ТехИнсайдер
Как предпринимательница из Тайваня помогает крупным бьюти-брендам увеличивать продажи Как предпринимательница из Тайваня помогает крупным бьюти-брендам увеличивать продажи

Элис Чан придумала приложение для накладывания виртуального макияжа

Forbes
5 вещей, которые не делают люди с высокой самооценкой, — проверь себя 5 вещей, которые не делают люди с высокой самооценкой, — проверь себя

Низкая самооценка способна отравить человеку жизнь. Как не надо делать?

Maxim
Реформа армии Реформа армии

Петр I провел радикальную реформу армии по европейскому образцу

Дилетант
Стекло под ногами, или как дневной свет попал в подвал Стекло под ногами, или как дневной свет попал в подвал

Город — словно остров в океане времени

Наука и жизнь
Исследование трансгенных муравьев показало, как мозг воспринимает тревожные запахи Исследование трансгенных муравьев показало, как мозг воспринимает тревожные запахи

Обработка запаха, сообщающего об опасности, находится в 4-х "клубочках" мозга

ТехИнсайдер
Медики вырастили в пробирке искусственную кровь и впервые перелили ее людям: что с ними стало? Медики вырастили в пробирке искусственную кровь и впервые перелили ее людям: что с ними стало?

Как изготовили искусственную кровь и зачем она вообще нужна

ТехИнсайдер
Ангелина Стречина. Исполнение желаний Ангелина Стречина. Исполнение желаний

Мне везет работать в атмосфере любви, с хорошими режиссерами и партнерами

Караван историй
Нет ничего нарядного? Как из обычного гардероба сделать вечерний — 3 секретных трюка Нет ничего нарядного? Как из обычного гардероба сделать вечерний — 3 секретных трюка

Как составить стильный праздничный наряд, при этом не потратив сутки на шоппинг

VOICE
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
5 научно доказанных способов облегчить похмелье 5 научно доказанных способов облегчить похмелье

Вот несколько продуктов, которые помогут сделать праздничное утро выносимым

Inc.
И это всё Якутия! И это всё Якутия!

Говорят, в республике Саха можно отыскать все!

Лиза
Почему российский виски следует покупать с осторожностью Почему российский виски следует покупать с осторожностью

Почему не весь российский виски одинаково съедобен

Maxim
Как «гормоны счастья» могут принести несчастье: «темные стороны» окситоцина, дофамина, серотонина и эндорфина Как «гормоны счастья» могут принести несчастье: «темные стороны» окситоцина, дофамина, серотонина и эндорфина

Рассматриваем светлые и темные стороны каждого из «гормонов счастья»

Psychologies
Как сложилась судьба людей, живших в блокаду в Доходном доме Как сложилась судьба людей, живших в блокаду в Доходном доме

Глава из книги «Голоса из окон: ожившие истории Петербургских домов»

СНОБ
Ненависть к отцу, постельные сцены с Меган и не только: скандальные отрывки из мемуаров принца Гарри Ненависть к отцу, постельные сцены с Меган и не только: скандальные отрывки из мемуаров принца Гарри

Просматриваем мемуары принца Гарри, которые наделали немало шума

VOICE
Пилот-инструктор Денис Окань — о секретах обучения капитанов и вторых пилотов Пилот-инструктор Денис Окань — о секретах обучения капитанов и вторых пилотов

Отрывок из книги о работе пилотов «Взлет разрешен»

СНОБ
Зачем лошадям подковы и как дикие лошади обходятся без них? Зачем лошадям подковы и как дикие лошади обходятся без них?

Почему лошадям нужно менять подковы каждые четыре недели?

ТехИнсайдер
Долгие деньги: какие активы принесли наибольшую выгоду инвесторам за последние 18 лет Долгие деньги: какие активы принесли наибольшую выгоду инвесторам за последние 18 лет

После 2022 года для многих инвесторов основной лейтмотив — это закрыть позиции

Forbes
Как быстро убрать синяки под глазами: топ-5 полезных лайфхаков от косметолога Как быстро убрать синяки под глазами: топ-5 полезных лайфхаков от косметолога

Самые частые причины появления синяков под глазами

VOICE
Я оптимист и знаю, что у меня всегда все получится | I’m an Optimist and I Know I’ll Always Succeed Я оптимист и знаю, что у меня всегда все получится | I’m an Optimist and I Know I’ll Always Succeed

Генеральный директор «Обсервер» — как создать модель понимания инвалидности

Позитивные изменения
Зимние забавы Зимние забавы

Лыжи, сноуборд и коньки помогут похудеть

Лиза
Управление, менеджмент и творчество: как развивать бизнес в трудные времена — 11 советов коуча Управление, менеджмент и творчество: как развивать бизнес в трудные времена — 11 советов коуча

Полезные бизнес-советами, которые пригодятся на работе

Psychologies
Какие животные переживут глобальное потепление Какие животные переживут глобальное потепление

Какие животные смогут приспособиться к глобальному потеплению и выжить?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении