II Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2010

В реферате автор на основе изученной литературы описывает возможность их и перспективы нанотехнологий. Для этого понятия не существует исчерпывающего определения. «Нанотехнологии» - это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Это величина в сотни раз меньше длины волны видимого света и сопоставимая с размерами атомов. Развитие нанотехнологий ведется в 3-ех направлениях:

• изготовление электронных схем размером с молекулу (атом);
• разработка и изготовление машин;
• манипуляция атомами и молекулами.

Развитие нанотехнологий позволит людям манипулировать отдельными атомами, благодаря чему удастся создавать редкие вещества, вещества с принципиально новыми характеристиками и информационные хранилища невиданной емкости.

Отдельная область нанотехнологий изучает возможность разработки нанороботов  - устройств размером в единицы и десятки нанометров, которые смогут самостоятельно манипулировать отдельными атомами и путем их перестановок самовоспроизводиться, создавать из произвольного подручного материала (земли, воды) любые заказанные предметы - машины, одежду, пищу, путешествовать по человеческому телу и, проникая в клетки, удалять из них шлаки, восстанавливать поврежденные внутриклеточные объекты, улучшать генные структуры и тем самым поддерживать практически вечное существование живого организма и даже совершенствовать человеческую породу. Нанотехнологии сулят человечеству золотую эру, исчезнут все проблемы, связанные с бедностью и болезнями.

Что же достигнуто в этой области в настоящее время? Осуществить перемещение отдельных атомов удалось впервые в 1981 г., когда швейцарские ученые Бининг и Рорер, разработали сканирующий туннельный микроскоп. Однако переставлять атомы вручную с практической точки зрения бессмысленно и невозможно. Сканирующие микроскопы представляют собой группу уникальных по своим возможностям приборов. Они позволяют достигать достаточного увеличения, чтобы рассмотреть отдельные молекулы и атомы. При этом возможно изучать объекты, не разрушая их и, даже, что особенно важно с точки зрения медико-биологических применений, в некоторых случаях изучать живые объекты. Сканирующие микроскопы некоторых типов позволяют, также, манипулировать отдельными молекулами и атомами. Хороший обзор возможностей сканирующих микроскопов при изучении нанообъектов содержится в книге «Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров» (Под ред. И. В. Яминского).

Сканирующие зондовые микроскопы, которые позволяют перемещать любые объекты вплоть до атомов, называют наноманипуляторами, предназначенные для манипуляций с нанообъектами - нано-частицами, молекулами и отдельными атомами.

В настоящее время созданы прототипы нескольких вариантов наноманипуляторов. В одном случае использовались две углеродные нанотрубки диаметром 50 нм, расположенные параллельно на сторонах стеклянного волокна диаметром около 2 мкм. При подаче на них напряжения нанотрубки могли расходиться и сходиться наподобие половинок пинцета. Однако манипулятор для нанообъектов отличается своим устройством от макроинструментов. Так, была продемонстрирована возможность перемещать нанообъекты с помощью луча лазера и ультразвука. Перечисленные устройства являются своеобразными глазами и руками нанотехнолога.

Сегодня прогресс в области нанотехнологии,  в основном, связан с разработкой наноматериалов и нанопорошков для аэрокосмической, автомобильной, электронной промышленности. В течение ближайших пяти лет на рынке появятся легкие и стойкие краски и устойчивые к загрязнению покрытия. Нанопорошки металлического железа будут использоваться для очистки сточных вод. Высокое соотношение площади к объему нанопорошков металлов делает возможным производство батареек с продолжительным сроком службы. Большое разнообразие нанопорошков заменит собой платину в катализе благодаря их свойствам высокоэффективного и дешевого топливного элемента. В индикаторных и плазменных дисплеях будут использоваться сульфаты, селениды и теллуриды на основе цинка, кадмия и свинца для получения более ярких цветов, более четкого изображения, увеличения срока службы и снижения вредного излучения. 

В заключении можно сказать, что нанотехнология - одно из наиболее спорных, но и едва ли не наиболее многообещающее направление в современной науке. Вопрос о реализуемости её идей будет, вероятно, решён в течение ближайших десятилетий, а возможно и раньше.