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

Генетики указали на африканское происхождение найденных в Чарльстоне останков людей XVIII века Генетики указали на африканское происхождение найденных в Чарльстоне останков людей XVIII века

Люди из Чарльстона XVIII века оказались там в результате работорговли

N+1
Как айсберг в океане: что нужно знать о моржевании, купании в проруби и терапии холодной водой Как айсберг в океане: что нужно знать о моржевании, купании в проруби и терапии холодной водой

Стоит ли купаться в холодной воде и как это делать правильно

Правила жизни
Как видеоигры помогают нам стать лучше: разбор 6 основных жанров Как видеоигры помогают нам стать лучше: разбор 6 основных жанров

Каждый из жанров видеоигр может быть использован для саморазвития

Psychologies
Дальше ехать некуда Дальше ехать некуда

На противоположной стороне планеты живут 45 человек и птица уэка

Вокруг света
Счастливый брак: как улучшить отношения в паре Счастливый брак: как улучшить отношения в паре

Как направить благодарность на укрепление отношений

Psychologies
Верить нельзя проверить Верить нельзя проверить

Оцениваем истинный урон окружающей среде на всех этапах жизненного цикла яхты

Y Magazine
Водка с Востока: секреты арака Водка с Востока: секреты арака

Казалось бы, где Восток и где крепкий алкоголь?

Maxim
Королева-мать отечественного кино. Памяти Инны Чуриковой Королева-мать отечественного кино. Памяти Инны Чуриковой

Каких героинь подарила кинематографу народная артистка СССР Инна Чурикова

Правила жизни
Стриптизерша Кэрри Рояль об отношениях с принцем Гарри: «Когда девочек привели к нему, он был уже голый» Стриптизерша Кэрри Рояль об отношениях с принцем Гарри: «Когда девочек привели к нему, он был уже голый»

Скандальные мемуары принца Гарри «Запасной» наделали много шума

Maxim
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
Онлайн-банк в Telegram: как это работает и насколько безопасно Онлайн-банк в Telegram: как это работает и насколько безопасно

Смогут ли чат-боты заменить приложения онлайн-банков?

Forbes
Чем отличается чашка от кружки, заяц от кролика и еще 8 пар слов, которые постоянно путают Чем отличается чашка от кружки, заяц от кролика и еще 8 пар слов, которые постоянно путают

Разберемся же, наконец, чем отличается джем от варенья и не только

ТехИнсайдер
Одна вокруг света: бразильские окна и секретные тропы Одна вокруг света: бразильские окна и секретные тропы

201-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Почему болят суставы Почему болят суставы

Что делать, если появились боли в спине, отечность и хруст суставов?

Лиза
Сериалы, которые вся Россия смотрела в 90-е. Выбираем главный Сериалы, которые вся Россия смотрела в 90-е. Выбираем главный

От одних только названий этих сериалов 90-х вздрагиваешь

Maxim
Марш антиподов Марш антиподов

Образ загадочных «антиподов» продолжает будоражить воображение

Вокруг света
Варисцитовые бусины из Франции указали на контакты с жителями Иберии эпохи неолита Варисцитовые бусины из Франции указали на контакты с жителями Иберии эпохи неолита

Ученые исследовали 17 варисцитовых бусин, обнаруженных в пещере Сальпетр

N+1
В память об измене: что делать, если вас преследуют флешбэки В память об измене: что делать, если вас преследуют флешбэки

Измена осталась в прошлом, но воспоминания о неверности партнера не дают покоя?

Psychologies
Volkswagen Touareg. Немного суррогатный, но весьма успешный Volkswagen Touareg. Немного суррогатный, но весьма успешный

Остались ли в современном мире покупатели Volkswagen Touareg?

4x4 Club
Писатель Алексей Иванов — Forbes: «Мы неверно представляем Россию до революции» Писатель Алексей Иванов — Forbes: «Мы неверно представляем Россию до революции»

Алексей Иванов — о том, как история отражается в его романе «Бронепароходы»

Forbes
Парафилия: почему людей возбуждают странные вещи — 3 любопытных факта Парафилия: почему людей возбуждают странные вещи — 3 любопытных факта

Почему и как формируется парафилия

Psychologies
Болота были традиционным местом упокоения жителей Северной Европы на протяжении почти 7000 лет Болота были традиционным местом упокоения жителей Северной Европы на протяжении почти 7000 лет

Людей хоронили в болотах около 7000 лет

ТехИнсайдер
Нейросеть нарисовала несуществующих людей, которые выглядят реалистичнее настоящих снимков Нейросеть нарисовала несуществующих людей, которые выглядят реалистичнее настоящих снимков

Отличить рисунок нейросети от реального фото все тяжелее и тяжелее

ТехИнсайдер
Шарлотта Генсбур и эволюция мальчиков: чем запомнилась неделя мужской моды в Париже Шарлотта Генсбур и эволюция мальчиков: чем запомнилась неделя мужской моды в Париже

Как прошли показы коллекций осень-зима 2023/24

Forbes
Другой LX. Тест-драйв нового полноприводного кроссовера Exeed Другой LX. Тест-драйв нового полноприводного кроссовера Exeed

У младшей модели премиум-бренда Exeed появился привод на все четыре колеса

РБК
5 странностей советских квартир, которые в современных домах уже не встретишь 5 странностей советских квартир, которые в современных домах уже не встретишь

В квартирах времен СССР нередко встречались странные детали

ТехИнсайдер
«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
Распознавание доходов: как AI-компания заработала на попавших под санкции банках Распознавание доходов: как AI-компания заработала на попавших под санкции банках

Smart Engines заработал миллионы рублей на продажах специального ПО банкам

Forbes
Айфон не заряжается: как диагностировать и решить проблему Айфон не заряжается: как диагностировать и решить проблему

Почему iPhone может отказываться восполнять заряд?

CHIP
«Метод серого камня»: как эффективно защищаться от нарциссов и других токсичных личностей «Метод серого камня»: как эффективно защищаться от нарциссов и других токсичных личностей

Что делать, если ваш близкий страдает нарциссическим расстройством личности

Psychologies
Открыть в приложении