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

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
Марш антиподов Марш антиподов

Образ загадочных «антиподов» продолжает будоражить воображение

Вокруг света
Листок как символ сокрытия: с чего начались гонения на наготу в искусстве Листок как символ сокрытия: с чего начались гонения на наготу в искусстве

Ольга Козлова рассказывает о ботанической символике в мировом искусстве

Forbes
Ангелина Стречина. Исполнение желаний Ангелина Стречина. Исполнение желаний

Мне везет работать в атмосфере любви, с хорошими режиссерами и партнерами

Караван историй
Этюд в багровых штанах Этюд в багровых штанах

«Ковбой из Копенгагена»: Николас Виндинг Рефн снова в Европе

Weekend
Вред или польза: разрушаем самые популярные мифы о молоке Вред или польза: разрушаем самые популярные мифы о молоке

Вместе с экспертом говорим начистоту о плюсах и минусах молочных продуктов

VOICE
Качели глобализации: почему странам мира все сложнее снижать торговые барьеры Качели глобализации: почему странам мира все сложнее снижать торговые барьеры

Почему люди не могут правильно распределить выигрыш от глобализации

Forbes
5 способов пустить в дело пустые консервные банки. Вам не придется сдавать их на переработку! 5 способов пустить в дело пустые консервные банки. Вам не придется сдавать их на переработку!

Из пустых жестяных банок можно сделать множество полезных для дома мелочей

ТехИнсайдер
Что такое генетический паспорт — зачем он нужен тебе в 20, 30 и 50 лет Что такое генетический паспорт — зачем он нужен тебе в 20, 30 и 50 лет

Генетический паспорт — что это такое и чем он может быть полезен?

VOICE
Дальше ехать некуда Дальше ехать некуда

На противоположной стороне планеты живут 45 человек и птица уэка

Вокруг света
Модификация квантового алгоритма Шора показала возможность взлома банковских криптосистем Модификация квантового алгоритма Шора показала возможность взлома банковских криптосистем

Группа китайских математиков модифицировала алгоритм Шора

ТехИнсайдер
Необычный туризм. Британцы заинтересовались отдыхом и ночевками в церквях Необычный туризм. Британцы заинтересовались отдыхом и ночевками в церквях

Чемпинг: что особенного в этом виде туризма?

ТехИнсайдер
Массажные линии лица: что это и как они помогают добиться лучшего эффекта Массажные линии лица: что это и как они помогают добиться лучшего эффекта

Для домашнего массажа лица не достаточно хаотично постучать или пощипать кожу

РБК
Ванильное небо Ванильное небо

Лаконичный и выдержанный интерьер в стиле роскошного минимализма

SALON-Interior
«Пиноккио Гильермо дель Торо»: сказка про отцов и детей, фашизм и неминуемость смерти «Пиноккио Гильермо дель Торо»: сказка про отцов и детей, фашизм и неминуемость смерти

История создания красочной кукольной анимации «Пиноккио Гильермо дель Торо»

Forbes
Альтернативные варианты использования кондиционера для белья: 7 полезных советов для дома Альтернативные варианты использования кондиционера для белья: 7 полезных советов для дома

Кондиционер для белья поможет сэкономить деньги!

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
Четыре случая, когда обвинения партнера несправедливы: говорят мужчины Четыре случая, когда обвинения партнера несправедливы: говорят мужчины

Мужчины объясняют возможную мотивацию своих поступков

Psychologies
Проверить любовь на прочность: 7 проблем в любых отношениях — мнение семейных психотерапевтов Проверить любовь на прочность: 7 проблем в любых отношениях — мнение семейных психотерапевтов

Типичные испытания, которые предстоит преодолеть любой паре

Psychologies
Бархатная кибитка. Роман о детстве Бархатная кибитка. Роман о детстве

Глава из новой книги Павла Пепперштейна — романа-воспоминания

СНОБ
Как сложилась судьба людей, живших в блокаду в Доходном доме Как сложилась судьба людей, живших в блокаду в Доходном доме

Глава из книги «Голоса из окон: ожившие истории Петербургских домов»

СНОБ
Самые обедневшие в 2022 году российские миллиардеры Самые обедневшие в 2022 году российские миллиардеры

Кто и почему больше всех потерял из миллиардеров России?

Forbes
26-летняя «Мавроди из Рыбинска»: как блогер обманула россиян на миллионы и как не стать жертвой «пирамиды» 26-летняя «Мавроди из Рыбинска»: как блогер обманула россиян на миллионы и как не стать жертвой «пирамиды»

Как не попадаться на красивые обещания блогеров?

Psychologies
Расширенная семья: как найти общий язык с детьми и бывшими партнера — 4 шага к взаимопониманию Расширенная семья: как найти общий язык с детьми и бывшими партнера — 4 шага к взаимопониманию

Как современная семья ищет себя

Psychologies
На Алтае обнаружили ранее неизвестную популяцию среднего голоцена На Алтае обнаружили ранее неизвестную популяцию среднего голоцена

Палеогенетики прочитали древние геномы людей, останки которых нашли в Сибири

N+1
Мировое поголовье паразитов резко сокращается — но это не очень хорошие новости Мировое поголовье паразитов резко сокращается — но это не очень хорошие новости

Не все паразиты опасны, и даже им порой нужна наша защита

ТехИнсайдер
Что на самом деле происходит с организмом во время долгого перелета? Это не так безопасно, как вы думали Что на самом деле происходит с организмом во время долгого перелета? Это не так безопасно, как вы думали

Что же происходит с нашим телом за время длительных перелетов?

ТехИнсайдер
План на год План на год

Есть международные дни здоровья, чтобы напомнить нам о профилактике

Лиза
Болота были традиционным местом упокоения жителей Северной Европы на протяжении почти 7000 лет Болота были традиционным местом упокоения жителей Северной Европы на протяжении почти 7000 лет

Людей хоронили в болотах около 7000 лет

ТехИнсайдер
От ареста Радищева до травли Пастернака: краткая история цензуры в России От ареста Радищева до травли Пастернака: краткая история цензуры в России

Историк рассказывает о становлении цензуры как социального института в России

Forbes
Открыть в приложении