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
Новая ракета с ядерным двигателем сможет долететь до Марса всего за 45 дней Новая ракета с ядерным двигателем сможет долететь до Марса всего за 45 дней

Новая ядерная эра значительно ускорит космические путешествия

ТехИнсайдер
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
Эксперт по богатым русским Элизабет Шимпфессль: «Все хотели найти хорошего олигарха» Эксперт по богатым русским Элизабет Шимпфессль: «Все хотели найти хорошего олигарха»

Элизабет Шимпфессль — с каких пор миллиардеры начали гордиться крепкими браками

Forbes
Читай, зарабатывай: 6 книг про предпринимательство Читай, зарабатывай: 6 книг про предпринимательство

Книги, которые помогают строить бизнес

Правила жизни
«Ординарные», «ни то ни сё» и «перлы»: как мужчины относились к женщинам в XIX веке «Ординарные», «ни то ни сё» и «перлы»: как мужчины относились к женщинам в XIX веке

Ты наверняка слышала слово «волокиты», но знаешь ли ты, что оно означает?

VOICE
Как понравиться на первом свидании Как понравиться на первом свидании

О чем говорить на первом свидании? Как понравиться?

Psychologies
Дать себе волю: как взять жизнь в собственные руки Дать себе волю: как взять жизнь в собственные руки

Почему мы реализуем свободу не совсем так, как хотим и могли бы?

Psychologies
«Не получилось, не Господь Бог»: как и почему стартап StudyFree задолжал сотрудникам «Не получилось, не Господь Бог»: как и почему стартап StudyFree задолжал сотрудникам

Что будет со стартапом StudyFree?

Forbes
Как научить жестокости: эксперимент Альберта Бандуры над четырехлетними детьми Как научить жестокости: эксперимент Альберта Бандуры над четырехлетними детьми

Эксперимент 1961 года, который показал, как насилие порождает насилие

VOICE
Потребители пересмотрели рацион Потребители пересмотрели рацион

Как в прошлом году менялись предпочтения покупателей

Агроинвестор
«Труд и любовь — это и есть «волшебная таблетка» «Труд и любовь — это и есть «волшебная таблетка»

5 вдохновляющих историй про особенных детей

Лиза
Самые разбогатевшие в 2022 году российские миллиардеры Самые разбогатевшие в 2022 году российские миллиардеры

В 2022 году некоторые участники списка Forbes смогли увеличить свое состояние

Forbes
Альфрид Лэнгле: «Мы все слабее понимаем истинную ценность жизни» Альфрид Лэнгле: «Мы все слабее понимаем истинную ценность жизни»

Почему потеря смысла — главная проблема XXI века?

Psychologies
Я люблю людей: почему в альтруизме важен сухой расчет и к чему может привести благотворительность, основанная на эмоциях Я люблю людей: почему в альтруизме важен сухой расчет и к чему может привести благотворительность, основанная на эмоциях

Уильям Макаскилл рассказывает, как устроен эффективный альтруизм

Правила жизни
Зима по правилам. 5 бьюти-заповедей, о которых важно не забывать Зима по правилам. 5 бьюти-заповедей, о которых важно не забывать

Долгие зимние каникулы многих из нас погрузили в пучину излишеств

Лиза
«Мы не снимали кино про дружбу народов» «Мы не снимали кино про дружбу народов»

Сардана Саввина о фильме «Не хороните меня без Ивана» и феномене якутского кино

Weekend
Битый, дутый, воздушный Битый, дутый, воздушный

Вздутый пирог — как его готовят и с чем едят?

Наука и жизнь
Ожидания мешают нам создать счастливые отношения: как это происходит — объясняет нейробиолог Ожидания мешают нам создать счастливые отношения: как это происходит — объясняет нейробиолог

Какую роль в любви могут играть непредсказуемые события и ожидания

Psychologies
Красноречив как Цицерон: как научиться выступать публично Красноречив как Цицерон: как научиться выступать публично

Какие приемы помогут покорить любую аудиторию?

Правила жизни
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
На одной из лун Сатурна сугробы достигают 700 метров в глубину На одной из лун Сатурна сугробы достигают 700 метров в глубину

Толщина снежных сугробов на Энцеладе достигает феноменальных значений

ТехИнсайдер
Все дело в пятке: за что мода полюбила мюли? Все дело в пятке: за что мода полюбила мюли?

Почему все полюбили расслабленную обувь без задника?

Правила жизни
Почему ChatGPT станет главной угрозой для Google Почему ChatGPT станет главной угрозой для Google

Использование ChatGPT может стать переломным моментом для Microsoft

Forbes
Монарх, которому везло Монарх, которому везло

Правитель Саксонии Август II Сильный был главным инициатором войны

Дилетант

Как живет Бекка Батчер, которая от природы лишена второй груди

VOICE
Что делать при шутинге? Можно ли без опыта обезоружить преступника? Советы экспертов Что делать при шутинге? Можно ли без опыта обезоружить преступника? Советы экспертов

Выработайте «привычку к безопасности», — рекомендует преподаватель единоборства

ТехИнсайдер
6 способов заставить мозг интенсивно работать 6 способов заставить мозг интенсивно работать

Ученые отмечают, что есть лучшие способы стать умнее!

ТехИнсайдер
Нестандартные и неликвидные: почему инвестиции в алмазы не так уж хороши Нестандартные и неликвидные: почему инвестиции в алмазы не так уж хороши

Зачем покупать инвестиционные бриллианты и каким инвесторам они подойдут?

Forbes
«Я жертва, вы мне должны»: как быть страдальцем и всеми манипулировать «Я жертва, вы мне должны»: как быть страдальцем и всеми манипулировать

Кто эти люди, сидящие на игле собственной «несчастности»?

Psychologies
Открыть в приложении