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
Образ жизни Образ жизни

Дизайнер Леонид Алексеев задает новые стандарты петербургского добрососедства

Собака.ru
Снег, лунатик и испорченный номер: почему в отелях не разрешают открывать окна Снег, лунатик и испорченный номер: почему в отелях не разрешают открывать окна

Что будет, если зимой, в мороз, оставить окно в номере открытым?

Правила жизни
Как помочь жертве и остановить хулиганов в школе? Это нужно знать! Как помочь жертве и остановить хулиганов в школе? Это нужно знать!

Как бороться с буллингом?

ТехИнсайдер
В траве сидел кузнечик… певчий В траве сидел кузнечик… певчий

Каких представителей фауны и флоры мы постоянно путаем?

Наука и жизнь
Какой силы может достигать землетрясение? Какой силы может достигать землетрясение?

Могут ли землетрясения стать сильнее 9,5 баллов?

ТехИнсайдер
Незаправляемый: каким оказался электромобиль «Москвич 3е» Незаправляемый: каким оказался электромобиль «Москвич 3е»

Чем электромобиль «Москвич 3е» отличается от бензинового и на что способен

РБК
Пугающие фото Санта-Клауса в американских ТЦ. Вы не захотите к нему на коленки! Пугающие фото Санта-Клауса в американских ТЦ. Вы не захотите к нему на коленки!

Несколько рождественских фотографий, от которых станет не по себе

ТехИнсайдер
Почему нет отношений: 6 основных причин — как изменить ситуацию Почему нет отношений: 6 основных причин — как изменить ситуацию

Что мешает найти партнера и как исправить ситуацию?

Psychologies
Как выходцы из «Яндекса» придумали помощника для сборки Lego и привлекли $1,6 млн Как выходцы из «Яндекса» придумали помощника для сборки Lego и привлекли $1,6 млн

Как выходцы из «Яндекса» запустили успешное приложение Brickit

Forbes
Диванные миллиарды: как разработчик сайтов из Владимира построил мебельную компанию Диванные миллиарды: как разработчик сайтов из Владимира построил мебельную компанию

Как компания Divan.ru стала заметным игроком на российском мебельном рынке?

Forbes
Большой минус. Как живут в Якутии в минус 50 Большой минус. Как живут в Якутии в минус 50

Как живут люди в одном из самых холодных городов мира

СНОБ
Как справиться с депрессией? Ученые дали необычный ответ! Как справиться с депрессией? Ученые дали необычный ответ!

Страдающие от депрессии люди могут помочь себе неочевидным способом

ТехИнсайдер
«Не подходи, или я отрежу себе палец»: о чем фильм «Банши Инишерина» «Не подходи, или я отрежу себе палец»: о чем фильм «Банши Инишерина»

Как Колин Фаррелл снова поссорился с Бренданом Глисоном и к чему это привело

Psychologies
Откуда берутся круги на полях и замешаны ли в этом инопланетяне? Откуда берутся круги на полях и замешаны ли в этом инопланетяне?

Круги на полях — что это?

Maxim
10 фильмов нашего детства, которые незаслуженно забыты 10 фильмов нашего детства, которые незаслуженно забыты

В детстве мы пересматривали эти фильмы, но сегодня о них никто не вспоминает

VOICE
Безногий мужчина сделал себе карьеру акробата. Удивительная история! Безногий мужчина сделал себе карьеру акробата. Удивительная история!

По сути: Эли Боуэн был человеком со ступнями, но без ног. И он стал акробатом

ТехИнсайдер
Самый странный вулкан в мире. Отрывок из книги Робина Эндрюса Самый странный вулкан в мире. Отрывок из книги Робина Эндрюса

Отрывок из книги Робина Эндрюса «Супервулканы» о гигантской чернильнице

СНОБ
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
Почему ChatGPT станет главной угрозой для Google Почему ChatGPT станет главной угрозой для Google

Использование ChatGPT может стать переломным моментом для Microsoft

Forbes
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
Профайлинг и ложь: как следователи распознают обман Профайлинг и ложь: как следователи распознают обман

Как понять природу лжи и распознать ее

Psychologies
Музыка на полюсе Музыка на полюсе

Рэпер L’One поделился самыми яркими моментами посещения Южного полушария

Вокруг света
Наталью Крачковскую Гайдай грозился снять с роли, если она не наберет двадцать килограммов Наталью Крачковскую Гайдай грозился снять с роли, если она не наберет двадцать килограммов

Называть вещи своими именами и не унывать — простые правила жизни от Крачковской

Коллекция. Караван историй
Тестируем электромобиль Skywell ET5: почем бесплатное электричество? Тестируем электромобиль Skywell ET5: почем бесплатное электричество?

Тестируем электромобиль Skywell ET5 зимой и за городом

Maxim
Потребители пересмотрели рацион Потребители пересмотрели рацион

Как в прошлом году менялись предпочтения покупателей

Агроинвестор
Уроки русского: что общего между икрой рыб, кабачковой икрой и икроножной мышцей? Уроки русского: что общего между икрой рыб, кабачковой икрой и икроножной мышцей?

Почему икрами называются мышцы на голенях человека?

ТехИнсайдер
У самок пещерных вшей есть У самок пещерных вшей есть

Животный мир полон восхитительно странных гениталий

ТехИнсайдер
Однажды Джима Моррисона арестовали за показ гениталий и Однажды Джима Моррисона арестовали за показ гениталий и

Музыка часто требует от артистов достаточно высокого уровня раскрепощения

ТехИнсайдер
Чем заменить кофе: 7 бодрящих и полезных напитков Чем заменить кофе: 7 бодрящих и полезных напитков

Не только кофе: напитки, которые помогут вам проснуться

ТехИнсайдер
Открыть в приложении