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 открыть диспетчер устройств: 8 способов Как открыть диспетчер устройств: 8 способов

Способы, которые помогут быстро открыть диспетчер устройств на Windows

CHIP
Жители Крита бронзового века взяли в жены двоюродных сестер Жители Крита бронзового века взяли в жены двоюродных сестер

Палеогенетики прочитали геномы 102 индивидов из Эгейского региона

N+1
Зачем советские люди вешали ковры на стену? Не для красоты, как вы могли подумать! Зачем советские люди вешали ковры на стену? Не для красоты, как вы могли подумать!

Его рассматривали, на него откладывали деньги, им хвалились перед гостями

ТехИнсайдер
Почему листья на комнатных растенях желтеют и как решить эту проблему? Почему листья на комнатных растенях желтеют и как решить эту проблему?

8 распространенных причин появления желтизны на листьях и способы из устранения

ТехИнсайдер
Звезды Бухдаля: как устроены невероятные черные дыры, у которых нет горизонта событий Звезды Бухдаля: как устроены невероятные черные дыры, у которых нет горизонта событий

Неуловимые «звезды Бухдаля» — это черные дыры без горизонта событий

ТехИнсайдер
Знаменитости, которые сделали из своих возлюбленных звезд Знаменитости, которые сделали из своих возлюбленных звезд

Звезды, которые подарили своим партнерам и любовь, и популярность, и возможности

VOICE
Как правильно спать: 6 распространенных ошибок — советы косметолога Как правильно спать: 6 распространенных ошибок — советы косметолога

Самые распространенные ошибки, которые мы совершаем после захода солнца

Psychologies
Как привести себя в порядок после новогодних праздников? Простые советы для всех! Как привести себя в порядок после новогодних праздников? Простые советы для всех!

Как избавиться от лишних килограммов после затянувшихся праздников?

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
Секрет «Чебурашки»: почему фильм с Гармашом бьет рекорды проката в России Секрет «Чебурашки»: почему фильм с Гармашом бьет рекорды проката в России

Почему фильм про Чебурашку стал феноменом?

Forbes
Скопцы — сектанты-кастраты: зачем русские люди добровольно лишали себя гениталий? Скопцы — сектанты-кастраты: зачем русские люди добровольно лишали себя гениталий?

Скопцы — самая загадочная и влиятельная секта России

ТехИнсайдер
Влад Тирон: Как стать настоящим художником Влад Тирон: Как стать настоящим художником

Актер Влад Тирон — кто такой новый Эраст Фандорин

СНОБ
Одна вокруг света: плоские горы и холмы Бразилии, укрытые лоскутным одеялом Одна вокруг света: плоские горы и холмы Бразилии, укрытые лоскутным одеялом

202-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Бразилия

Forbes
Как пересечь Мессинский пролив без моста Как пересечь Мессинский пролив без моста

Как добраться на машине на Сицилию?

4x4 Club
Почему листья у одних растений живут долго, а у других быстро опадают Почему листья у одних растений живут долго, а у других быстро опадают

От чего зависит продолжительность жизни листьев?

ТехИнсайдер
«Величайшее благо» Оливии Мэннинг — одна из самых ожидаемых книг 2023 года. Читаем фрагмент «Величайшее благо» Оливии Мэннинг — одна из самых ожидаемых книг 2023 года. Читаем фрагмент

Фрагмент третьей части романа «Величайшее благо» — «Снег»

Правила жизни
Основатель бренда «Инженер Гарин» — о культуре ношения головных уборов Основатель бренда «Инженер Гарин» — о культуре ношения головных уборов

Как устроена мастерская бренда «Инженер Гарин» и почему многие избегают шапок

РБК
Яхта для плохих парней Яхта для плохих парней

Конек Otam 58 GTS — комфорт пассажиров на высокой скорости

Y Magazine
Как в России появилось вегетарианство — часть 4 Как в России появилось вегетарианство — часть 4

Как придумали черную икру, которую можно есть, не убивая рыб

СНОБ
«Легендарная женщина бьюти-индустрии»: Владислав Лисовец прокомментировал смерть Долорес Кондрашовой «Легендарная женщина бьюти-индустрии»: Владислав Лисовец прокомментировал смерть Долорес Кондрашовой

Владислав Лисовец рассказал о роли Долорес Кондрашовой в индустрии красоты

VOICE
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
Холодные головы: как американка помогает женщинам сохранить волосы при химиотерапии Холодные головы: как американка помогает женщинам сохранить волосы при химиотерапии

Стартап, который помогает женщинам, столкнувшимся с онкологическим заболеванием

Forbes
Думай как миллионер: какие мысли помогут разбогатеть Думай как миллионер: какие мысли помогут разбогатеть

Разница между бедными и богатыми — в отношении к деньгам

Psychologies
Фотографу этих снимков навсегда запретили въезд в Северную Корею. Посмотрите! Фотографу этих снимков навсегда запретили въезд в Северную Корею. Посмотрите!

Как живет социум закрытых от мира стран?

ТехИнсайдер
Когда в России начали колядовать? Когда в России начали колядовать?

Колядование — старинный обряд, но где и как он возник

Культура.РФ
Тайм-аут, мозговой штурм и сбор информации: что делать, когда ситуация кажется безвыходной — 4 совета Тайм-аут, мозговой штурм и сбор информации: что делать, когда ситуация кажется безвыходной — 4 совета

Что делать, если все усилия кажутся бесполезными?

Psychologies
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
Красота — страшная сила: как советская манекенщица получила мировую известность и в итоге покончила с собой Красота — страшная сила: как советская манекенщица получила мировую известность и в итоге покончила с собой

Регину Збарскую за рубежом прозвали «самым красивым оружием Кремля»

ТехИнсайдер
Сорос, Гейтс, Брин: самые щедрые благотворители США в 2023 году по версии Forbes Сорос, Гейтс, Брин: самые щедрые благотворители США в 2023 году по версии Forbes

Рейтинг самых щедрых миллиардеров США 2023

Forbes
Открыть в приложении