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

Как в России появилось вегетарианство — часть 4 Как в России появилось вегетарианство — часть 4

Как придумали черную икру, которую можно есть, не убивая рыб

СНОБ
«Страдающее Средневековье»: как разбогатеть и поумнеть благодаря голове из глины «Страдающее Средневековье»: как разбогатеть и поумнеть благодаря голове из глины

Глава из книги «Восковые ноги и железные глаза» про феномен вотив

Forbes
Похоже, крысы не были виновны в пандемии Черной Смерти: новые открытия опровергают расхожую теорию Похоже, крысы не были виновны в пандемии Черной Смерти: новые открытия опровергают расхожую теорию

Возможно, крысы не распространяли Черную смерть

ТехИнсайдер
Девять самых безумных пикапов 6x6 Девять самых безумных пикапов 6x6

Привод на шесть колёс всегда лучше четырёх, не так ли?

4x4 Club
Топ-10 самых грязных мест у человека: спорим, первое место вас точно удивит!? Топ-10 самых грязных мест у человека: спорим, первое место вас точно удивит!?

Пройдемся по самым грязным местам человека!

ТехИнсайдер
Локус контроля: почему мы приписываем свои неудачи и заслуги внешним обстоятельствам Локус контроля: почему мы приписываем свои неудачи и заслуги внешним обстоятельствам

Локус контроля: рассказываем об этом непростом внутреннем механизме психики

Forbes
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
Не ругайтесь с Меган Маркл: почему отменили экс-ведущего «Top Gear» Джереми Кларксона Не ругайтесь с Меган Маркл: почему отменили экс-ведущего «Top Gear» Джереми Кларксона

Джереми Кларксон перегнул палку, очередной раз оскорбив Меган Маркл

Forbes
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
Тайм-аут, мозговой штурм и сбор информации: что делать, когда ситуация кажется безвыходной — 4 совета Тайм-аут, мозговой штурм и сбор информации: что делать, когда ситуация кажется безвыходной — 4 совета

Что делать, если все усилия кажутся бесполезными?

Psychologies
Дефицит железа: какие продукты защитят от анемии Дефицит железа: какие продукты защитят от анемии

Как определить дефицит железа и что поможет с ним справиться?

Psychologies
Реальная история вампира, орудовавшего в СССР: мужчина искал человеческую кровь для сохранения молодости своей жены Реальная история вампира, орудовавшего в СССР: мужчина искал человеческую кровь для сохранения молодости своей жены

Одно из самых загадочных дел в истории криминалистики СССР

ТехИнсайдер
Масло для лица: виды, польза для кожи и особенности нанесения Масло для лица: виды, польза для кожи и особенности нанесения

Что нужно знать, выбирая масло для лица

РБК
Пламперы для губ: стоит ли пробовать и какого эффекта ждать Пламперы для губ: стоит ли пробовать и какого эффекта ждать

Пламперы — компромиссное и для кого-то даже эффективное решение, но есть нюансы

РБК
По одной квитанции… По одной квитанции…

Майор ГБ Сергей Шпигельглаз — одна из самых мрачных фигур чекистского пантеона

Дилетант
15 юных фотографий той самой Линды Лавлейс — ведущей актрисы из «Глубокой глотки» 15 юных фотографий той самой Линды Лавлейс — ведущей актрисы из «Глубокой глотки»

Как Линде Лавлейс удалось забраться столь глубоко в историю кинематографа

Maxim
Как правильно спать: 6 распространенных ошибок — советы косметолога Как правильно спать: 6 распространенных ошибок — советы косметолога

Самые распространенные ошибки, которые мы совершаем после захода солнца

Psychologies
«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 выбрать спальный мешок для автомобиля? Как выбрать спальный мешок для автомобиля?

Какой спальный мешок надо купить, чтобы комфортно ночевать в автомобиле?

4x4 Club
Нейросеть нарисовала несуществующих людей, которые выглядят реалистичнее настоящих снимков Нейросеть нарисовала несуществующих людей, которые выглядят реалистичнее настоящих снимков

Отличить рисунок нейросети от реального фото все тяжелее и тяжелее

ТехИнсайдер
В честь бывшей, деда и слонихи: россияне рассказали, как родители выбирали им имена В честь бывшей, деда и слонихи: россияне рассказали, как родители выбирали им имена

Пользователи поделились историями своих имен

Psychologies
Почему в культуре и обществе гендерные стереотипы передаются из поколения в поколение Почему в культуре и обществе гендерные стереотипы передаются из поколения в поколение

Что мешает распространению прогрессивных взглядов и почему опускать руки нельзя

Forbes
Как выходцы из «Яндекса» придумали помощника для сборки Lego и привлекли $1,6 млн Как выходцы из «Яндекса» придумали помощника для сборки Lego и привлекли $1,6 млн

Как выходцы из «Яндекса» запустили успешное приложение Brickit

Forbes
Новая эпоха Голливуда: кто такие «непо-дети» и можно ли стать звездой по наследству Новая эпоха Голливуда: кто такие «непо-дети» и можно ли стать звездой по наследству

Как устроено новое ответвление непотизма в медийной индустрии

Forbes
Самый странный вулкан в мире. Отрывок из книги Робина Эндрюса Самый странный вулкан в мире. Отрывок из книги Робина Эндрюса

Отрывок из книги Робина Эндрюса «Супервулканы» о гигантской чернильнице

СНОБ
«Абдулов не мог и не хотел быть просто актером. Он должен был быть соавтором всегда и во всем» «Абдулов не мог и не хотел быть просто актером. Он должен был быть соавтором всегда и во всем»

Саша выделялся среди нас. Он был самым общительным и самым недисциплинированным

Караван историй
Заменит ли когда-нибудь криптовалюта национальные валюты? Заменит ли когда-нибудь криптовалюта национальные валюты?

Остались ли у криптовалют перспективы?

ТехИнсайдер
Гастрит с довеском Гастрит с довеском

«Гастрит у ребенка, да еще хронический – неужели такое может быть?»

Лиза
Как выбрать вино по году урожая Как выбрать вино по году урожая

Для каких вин важен год урожая винограда и как по нему определить качество вина

СНОБ
Контрибуция за победу Контрибуция за победу

Уникальный случай в истории, когда победитель компенсировал проигравшему ущерб

Дилетант
Открыть в приложении