Нанотехнологии в современном мире (стр. 5 из 5)

5.2 Эволюционная нанотехнология

Эволюционная нанотехнология связана с наномеханиз-Мами, работы над которыми находятся на начальном этапе.

По идее К. Э. Дрекслера, из фуллеренов, нанотрубок, наноконусов и других аналогичных структур могут быть собраны молекулы в форме разнообразных нанодеталей — зубчатых колес, штоков, деталей подшипников и других узлов, роторов молекулярных турбин, подвижных узлов манипуляторов и т.д. Сборка готовых деталей в работоспособную механическую конструкцию может осуществляться с использованием СЗМ или ассемблеров (самосборщиков) с прикрепленными к деталям биологическими макромолекулами, способными избирательно соединяться друг с другом.

Изделия, созданные на основе оптимальной сборки атомов и молекул, будут иметь предельно высокие характеристики.

В 2006 году была создана молекулярная механическая «конструкция» — катящийся по золотой поверхности цель-номолекулярный четырехколесный «автомобиль», работающий на поглощении энергии света. Однако у фуллереновых «колес» оказались слишком большие потери на сцепление с поверхностью, и их пришлось заменить карборановыми (борорганическими).

Наибольшее внимание это направление исследований получило в электротехнике, ниже оно будет рассмотрено подробнее, поскольку в будущем послужит переходным звеном к радикальным нанотехнологиям.

5.3 Радикальная нанотехнология

Радикальная нанотехнология — нанороботы (предполагаемые конструкции и результаты их использования в настоящее время существуют лишь в фантастических рассказах и кинофильмах). Они способны к перемещению в окружающей среде и снабжены бортовой системой управления. Нанороботы могут быть использованы для решения широкого круга задач, включая диагностику и лечение болезней, в том числе борьбу со старением, для перестройки организма человека «по заказу», изготовления сверхпрочных конструкц вплоть до лифтов «Земля-орбита» и даже «Земля-Луна», терраформирования (изменения) Луны, других планет, их естественных спутников и т.д.

6. Перспективы развития нанонауки

Чтоб все знали — и бизнес, — что если он сегодня

не пойдет в нанотехнологии... он пропустит все на свете.

И будет в лучшем случае в телогрейке работать на скважине...

которой будут управлять наши друзья и партнеры.

(премьер-министр Российской Федерации, 2007 год)

Нанотехнология открывает большие перспективы при разработке новых материалов, совершенствовании связи, развитии биотехнологии, микроэлектроники, энергетики и вооружений. Среди наиболее вероятных научных прорывов эксперты называют увеличение производительности компьютеров, восстановление человеческих органов с использованием вновь воссозданной ткани, получение новых материалов напрямую из заданных атомов и молекул и появление новых открытий в химии и физике, способных оказать революционное воздействие на развитие цивилизации.

Согласно прогнозам Министерства торговли Великобритании, в 2015 году спрос на нанотехнологии составит не менее 1 трлн. долларов в год, а численность специалистов, занятых в данной отрасли, вырастет до 2 млн человек.

По прогнозам американской ассоциации National Science Foundation, объем рынка товаров и услуг в мире с использованием нанотехнологии в ближайшие 10—15 лет может вырасти до 1 трлн. долларов:

- в промышленности материалы с высокими заданными характеристиками, которые не могут быть созданы традиционным способом, займут рынок объемом 340 млрд долларов в ближайшие 10 лет;

- в полупроводниковой промышленности объем рынка нанотехнологичной продукции может достигнуть 300 млрд долларов в ближайшие 10—15 лет;

- в сфере здравоохранения использование нанотехнологий может позволить увеличить продолжительность жизни, улучшить ее качество и расширить физические возможности человека;

- в фармацевтической отрасли около половины всей продукции будет зависеть от нанотехнологий. Объем продукции с использованием нанотехнологий составит более 180 млрд долларов в ближайшие 10—15 лет;

- в химической промышленности наноструктурные катализаторы уже применяются при производстве бензина и в других химических процессах, причем рост рынка составляет приблизительно до 100 млрд долларов. По прогнозам экспертов, рынок таких товаров увеличивается на 10% в год;

- в транспортной промышленности применение нанотехнологий и наноматериалов позволит создавать более легкие, быстрые, надежные и безопасные автомобили. Только рынок авиакосмических изделий может достичь 70 млрд долларов к 2010 году;

- в сельском хозяйстве и в сфере защиты окружающей среды применение нанотехнологий может увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечить более экономичные способы фильтрации воды и ускорить развитие таких возобновляемых энергетических источников, как преобразование солнечной энергии.
Это позволит снизить загрязнение окружающей среды и экономить значительные ресурсы.

7. Критика нанотехнологий

Мода на нанотехнологии спровоцировала ответную негативную реакцию. Однако критики нанотехнологий неоднородны. Одни верят в нанотехнологии, но опасаются, что их развитие может привести к новым техногенным катастрофам (Серая слизь). Другие вообще полагают, что нанотехнологии - это «гениальная операция по выкачиванию денег из федеральных бюджетов многих стран». Приставка «нано-», по мнению первого вице-премьера Сергея Иванова, все чаще используется «ушлыми торговцами» в рекламных целях. О риске использования «популярной» терминологии для получения дополнительных финансовых средств некоторыми компаниями также говорил мининстр образования и науки А. Фурсенко:

«Сегодня не всегда можно сформулировать, что такое нанотехнологии. То, что мы можем сформулировать, людей не очень привлекает».

По мнению ряда депутатов ГД РФ, одной из причин сегодняшней «популярности» нанотехнологий является желание чиновников создать для себя дополнительную «нанокормушку».

Эксперты подчеркивают, что, несмотря на колоссальные инвестиции в сферу нанотехнологий (созданный в 2007 году Роснанотех), говорить об использовании их в промышленных целях пока рано. Главное затруднение состоит в том, что нет приборов, способных конструировать из молекул нанообъекты. Выгравировать надпись на наноуровне можно, а вот сконструировать робота нет. Таким образом, нанотехнологии продолжают оставаться в сфере чистой науки, которая неспособна давать ощутимую прибыль.

Основными техническими возражениями являются следующие:

Откуда нанороботы будут получать энергию?

Где нанороботы будут хранить информацию?

Как создать "щупальце" манипулятора меньше диаметра молекулы?

Заключение

Согласно «Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий на период до 2010 года» нанотехнология определяется как совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.

Практический аспект нанотехнологий включает в себя производство устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции атомами, молекулами и наночастицами. Подразумевается, что не обязательно объект должен обладать хоть одним линейным размером менее 100 нм — это могут быть макрообъекты, атомарная структура которых контролируемо, создаётся с разрешением на уровне отдельных атомов, либо же содержащие в себе нанообъекты. В более широком смысле этот термин охватывает также методы диагностики, характерологии и исследований таких объектов.

Нанотехнологии качественно отличаются от традиционных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул или агрегатов молекул (например, силы Ван-дер-Ваальса), квантовые эффекты.

Нанотехнология и в особенности молекулярная технология — новые, очень мало исследованные дисциплины. Основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных достижений позволяет относить её к высоким технологиям.

Развитие современной электроники идёт по пути уменьшения размеров устройств. С другой стороны, классические методы производства подходят к своему естественному экономическому и технологическому барьеру, когда размер устройства уменьшается не намного, зато экономические затраты возрастают экспоненциально. Нанотехнология — следующий логический шаг развития электроники и других наукоёмких производств.

Список литературы

1. Марк Ратнер, Даниэль Ратнер Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи = Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea. — М.: «Вильямс», 2006.

2. Малинецкий Г. Г. Нанотехнологии. От алхимии к химии и дальше// Интеграл. 2007.

3. К. Жоаким, Л. Плевер. Нанонауки. Невидимая революция. — М.: КоЛибри, 2009.

4. Виктор Балабанов, Нанотехнологии. Наука будущего, Серия: Открытия, которые потрясли мир, Издательство: Эксмо, 2009 г. Твердый переплет, 256 стр.