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

Чем полезен калий и как его получать с пищей Чем полезен калий и как его получать с пищей

Зачем нам нужен калий? И неужели он есть только в бананах?

ТехИнсайдер
Ход королевы Ход королевы

10 бьюти-приемов принцессы Кейт, благодаря которым она выглядит моложе

Лиза
Яжмать и яжотец: как общаться с родителями, помешанными на детях? Яжмать и яжотец: как общаться с родителями, помешанными на детях?

Что делать, если ваши знакомые навязывают вам общение с их ребенком?

Psychologies
Наводнения, землетрясения, ураганы и пожары: 13 природных катастроф 2022 года Наводнения, землетрясения, ураганы и пожары: 13 природных катастроф 2022 года

С какими природными катастрофами столкнулось человечество в минувшем году

Forbes
Небо в «Старлинках»: уживутся ли астрономы с созвездиями микроспутников Небо в «Старлинках»: уживутся ли астрономы с созвездиями микроспутников

Рукотворные звезды грозят сильно осложнить исследование Вселенной

Forbes
У самок пещерных вшей есть У самок пещерных вшей есть

Животный мир полон восхитительно странных гениталий

ТехИнсайдер
Что и как есть, чтобы не заболеть: 4 совета для повышения иммунитета Что и как есть, чтобы не заболеть: 4 совета для повышения иммунитета

Как меньше болеть и что для этого нужно, узнали у нутрициолога

Правила жизни
Спортивное ориентирование предотвращает развитие деменции Спортивное ориентирование предотвращает развитие деменции

Спортивное ориентирование может быть полезно в качестве профилактики деменции

ТехИнсайдер
Как удалить обновление Windows: несколько рабочих способов Как удалить обновление Windows: несколько рабочих способов

Как удалить установленные обновления Windows 10, 11 и 7, если они все сломали

CHIP
Академик Павлов: человек, без которого мир был бы другим Академик Павлов: человек, без которого мир был бы другим

Но не все себе представляют, каким в обычной жизни был академик Павлов

Караван историй
На что способна обычная канцелярская резинка: 10 лучших лайфхаков, которые пригодятся в каждом доме На что способна обычная канцелярская резинка: 10 лучших лайфхаков, которые пригодятся в каждом доме

Делимся самым неожиданными способами применения обычной канцелярской резинки

ТехИнсайдер
7 мифов о беременности, в которые ты до сих пор веришь (и зря!) 7 мифов о беременности, в которые ты до сих пор веришь (и зря!)

Мы живем в век технологий, но беременность по-прежнему окутана массой мифов

VOICE
Спорткар-кроссовер. Mansory превратила Lamborghini Urus в купе Спорткар-кроссовер. Mansory превратила Lamborghini Urus в купе

Тюнинг-ателье Mansory представило новую работу – двухдверный Lamborghini Urus

4x4 Club
Владимир Чистяков Владимир Чистяков

«Сноб» обсудил с Владимиром Чистяковым амбиции, санкции и жареные пельмени

СНОБ
«Не скрещивайте руки и ноги»: парикмахеры рассказали, что нельзя делать во время стрижки «Не скрещивайте руки и ноги»: парикмахеры рассказали, что нельзя делать во время стрижки

Уверена, что клиент всегда прав? А вот твой мастер считает иначе!

VOICE
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
«Даже если я голая, это не повод меня насиловать»: колонка-признание «Даже если я голая, это не повод меня насиловать»: колонка-признание

Авторская колонка о женской уязвимости

Psychologies
Импакт всегда стоит во главе угла социального предпринимательства | Social Impact Is Always the Cornerstone of Social Entrepreneurship Импакт всегда стоит во главе угла социального предпринимательства | Social Impact Is Always the Cornerstone of Social Entrepreneurship

Что определяет успех, а что мешает развитию соцпредпринимательства

Позитивные изменения
Что такое бобы эдамаме и почему тебе стоит хотя бы раз их попробовать Что такое бобы эдамаме и почему тебе стоит хотя бы раз их попробовать

Бобы эдамаме: приятный вкус, жизнерадостно зеленый цвет и белок

VOICE
Контрибуция за победу Контрибуция за победу

Уникальный случай в истории, когда победитель компенсировал проигравшему ущерб

Дилетант
От ворот поворот: знаменитости, которых отшили их звездные краши От ворот поворот: знаменитости, которых отшили их звездные краши

Кто кому отказал и какие звездные пары мы потеряли?

VOICE
«Голый маникюр», аура, стемпинг «Голый маникюр», аура, стемпинг

Тренды в маникюре, о которых стыдно не знать

Лиза
Как зарабатывают и на что тратят полученные $135 млн принц Гарри и Меган Маркл Как зарабатывают и на что тратят полученные $135 млн принц Гарри и Меган Маркл

Из чего складывается семейный бюджет принца Гарри и Меган Маркл

Forbes
Лабиринт страха: как найти выход — 5 важных цитат Лабиринт страха: как найти выход — 5 важных цитат

Как пережить страх неизвестности, одиночества, боли, потери, бедности?

Psychologies
«Бывшая жена вбила себе в голову, что я алкоголик»: Виктор Салтыков признался, почему закодировался «Бывшая жена вбила себе в голову, что я алкоголик»: Виктор Салтыков признался, почему закодировался

Виктор Салтыков заявил, что бывшая жена подтолкнула его к отказу от спиртного

VOICE
«Каждая женщина умеет мечтать» «Каждая женщина умеет мечтать»

Евгения Добровольская о своей героине, а также о роли в новом фильме

OK!
Как найти и развить талант своего ребенка Как найти и развить талант своего ребенка

Как понять, есть ли у твоего ребенка талант, и, главное, что потом с этим делать

VOICE
Потребители пересмотрели рацион Потребители пересмотрели рацион

Как в прошлом году менялись предпочтения покупателей

Агроинвестор
Физики впервые продемонстрировали квантовую телепортацию энергии Физики впервые продемонстрировали квантовую телепортацию энергии

Стони Брук удалось телепортировать энергию, хотя и на небольшое расстояние

ТехИнсайдер
Общение в интернете: как создать реальные связи — советы психологов Общение в интернете: как создать реальные связи — советы психологов

Психологи объясняют, как выстроить доверительные отношения в соцсетях

Psychologies
Открыть в приложении