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
Люди и вещи Люди и вещи

Воскресная ярмарка в Монтевидео – не столько рынок, сколько культурное событие

Вокруг света
Почему твой капсульный гардероб не работает, хотя ты собирала его по правилам: мнение фэшн-эксперта Почему твой капсульный гардероб не работает, хотя ты собирала его по правилам: мнение фэшн-эксперта

Как подобрать себе хорошие повседневные look'и?

VOICE
Зимние забавы Зимние забавы

Лыжи, сноуборд и коньки помогут похудеть

Лиза
Не все потеряно: забытые актрисы, которые смогли вернуть себе былую славу Не все потеряно: забытые актрисы, которые смогли вернуть себе былую славу

Актрисы, которые смогли перезапустить свою карьеру

VOICE
Долго и счастливо: 5 мифов об идеальном союзе — проверьте себя Долго и счастливо: 5 мифов об идеальном союзе — проверьте себя

Cамые распространенные заблуждения, которые мешают обрести реальную любовь

Psychologies
Детство, музыка, поход: читаем новый рассказ Нины Дашевской «Молчание» Детство, музыка, поход: читаем новый рассказ Нины Дашевской «Молчание»

Рассказ, в котором персонажем становится музыка

Правила жизни
Частое замерзание ног может сигнализировать о серьезных проблемах со здоровьем Частое замерзание ног может сигнализировать о серьезных проблемах со здоровьем

Вы постоянно чувствуете холод в ногах? Это может указывать на серьезные проблемы

ТехИнсайдер
Плавание в открытой воде представляет серьезный риск для здоровья, о котором мало кто знает Плавание в открытой воде представляет серьезный риск для здоровья, о котором мало кто знает

Плавание в открытой воде может вызвать иммерсивный отек легких

ТехИнсайдер
Модернистский храм, барный кластер в Замоскворечье и закопанный гелендваген: знаковые проекты архитектора Валерия Лизунова Модернистский храм, барный кластер в Замоскворечье и закопанный гелендваген: знаковые проекты архитектора Валерия Лизунова

Подборка самых интересных проектов Валерия Лизунова и его бюро

СНОБ
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
7 неожиданных фактов о пиве, в которые вы можете сначала не поверить — но они реальны! 7 неожиданных фактов о пиве, в которые вы можете сначала не поверить — но они реальны!

Что может быть такого интересного в пиве? Оказывается, кое-что все-таки есть!

ТехИнсайдер
Жанна д’Арк при осаде Орлеана Жанна д’Арк при осаде Орлеана

Картина французского живописца Жюля-Эжена Леневё, посвященная посланнице Бога

Дилетант
Научный стендап Научный стендап

Новые лица петербургской науки дают простые ответы на сложные вопросы

Собака.ru
5 фэнтезийных циклов про обаятельных мошенников 5 фэнтезийных циклов про обаятельных мошенников

Фэнтезийные книги, в которых главными героями выступают воры и жулики

Maxim
Тайная страсть: почему нас возбуждают секретные отношения — 3 причины Тайная страсть: почему нас возбуждают секретные отношения — 3 причины

Почему мужчинам и женщинам так нравятся романы, которые нельзя афишировать?

Psychologies
Арктика, Антарктика и Антарктида: в чем же разница? Арктика, Антарктика и Антарктида: в чем же разница?

Антарктика и Антарктида — это одно и тоже, но вот чем она отличается от Арктики?

ТехИнсайдер
Никаких кубиков на животе: каких мужчин считали красивыми на Руси Никаких кубиков на животе: каких мужчин считали красивыми на Руси

Что имели в виду наши «прапра», когда говорили: «Красивый парень!»

VOICE
Что на самом деле случилось на перевале Дятлова: найдена окончательная версия трагедии Что на самом деле случилось на перевале Дятлова: найдена окончательная версия трагедии

Таинственная гибель группы Дятлова расследуется уже много десятилетий

VOICE

Ради неё он бросил свою верную подругу Дженнифер Флавин — и остался в дураках

VOICE
Опасное слово Опасное слово

Наполеон знал толк в вождении полков и потому к словам относился серьёзно

Дилетант
Теория равновесия Теория равновесия

Четыре века продолжались поиски Неведомой Южной Земли

Вокруг света
Художник Яков Хомич — о выдуманных мирах, маршрутах и свободе воплощений Художник Яков Хомич — о выдуманных мирах, маршрутах и свободе воплощений

Художник Яков Хомич — как придумывает героев своих работ и где черпает надежду

РБК
Дали себе обещание заниматься спортом в новом году? Вот 4 совета для новичков от спортивного ученого Дали себе обещание заниматься спортом в новом году? Вот 4 совета для новичков от спортивного ученого

Снова наступило то самое время, когда все обещают исправно заниматься спортом

Inc.
Незабываемый 2012-й Незабываемый 2012-й

Сомелье о том, как «великий урожай» 2012 года изменил российское виноделие

СНОБ
Arrivederci, bandito! Что известно о задержании босса мафиозной банды «Коза Ностра» Arrivederci, bandito! Что известно о задержании босса мафиозной банды «Коза Ностра»

За что босса «Коза Ностра» заочно приговорили к пожизненному заключению?

СНОБ
Волчица в кашемире: как Дельфина Арно сделала карьеру в Dior и Louis Vuitton Волчица в кашемире: как Дельфина Арно сделала карьеру в Dior и Louis Vuitton

Как складывалась карьера Дельфины Арно

Forbes
Великий Нехочуха: что делать, если ребенок ничего не хочет Великий Нехочуха: что делать, если ребенок ничего не хочет

Ребенку ничего не нужно, ничего не нравится, ничего не интересно... Что делать?

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

Способы, которые помогут быстро открыть диспетчер устройств на Windows

CHIP
Прости или плати Прости или плати

Что делать, если ты разбила товар в магазине: все по инструкции

Лиза
Открыть в приложении