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
По законам исторической драмы: как правда и вымысел сочетаются в сериале «Корона» По законам исторической драмы: как правда и вымысел сочетаются в сериале «Корона»

Что в сериале «Корона» соответствует действительности, а что — плод фантазии

Forbes
Смартфон упал в снег: в чем опасность и как спасать девайс Смартфон упал в снег: в чем опасность и как спасать девайс

Рассказываем, как не продавать почку, чтобы оплатить ремонт.

Maxim
«Волковская пивоварня». Пиво имени себя «Волковская пивоварня». Пиво имени себя

Директор «Волковской пивоварни» рассказал нам как живёт российский крафт

4x4 Club
Скажи нет строгой диете! 7 советов по гармоничному похудению Скажи нет строгой диете! 7 советов по гармоничному похудению

Как скинуть набранные килограммы быстро и не сложно?

VOICE
Можно ли прожить всю жизнь в кровати: эксперимент Можно ли прожить всю жизнь в кровати: эксперимент

Обычный человек проводит примерно треть жизни в кровати, но можно ли больше?

ТехИнсайдер
Главное Главное

Никита Андреев возродил утерянную в 1930-х технологию Фальконье

Собака.ru
Как разобрать гардероб и правильно хранить вещи: 5 простых советов Как разобрать гардероб и правильно хранить вещи: 5 простых советов

Структуризация шкафа точно снизит градус хаоса в жизни. Вот несколько советов

Правила жизни
Страна дальнего следования: Страна дальнего следования:

Неочевидные места для путешествий, которые находятся почти у черта на куличках

СНОБ
Утром деньги: 5 фильмов о бизнесе и предпринимателях Утром деньги: 5 фильмов о бизнесе и предпринимателях

Собрали фильмы, позволяющие иначе взглянуть на бизнес

Правила жизни
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
Почему Ил-86 и «Боинг-747» такие похожие и одновременно разные Почему Ил-86 и «Боинг-747» такие похожие и одновременно разные

Почему у Ила-86 и «Боинга-747» столько отличий?

ТехИнсайдер
Обратная эволюция — это деградация или совершенно новый путь? Вот что говорят эксперты Обратная эволюция — это деградация или совершенно новый путь? Вот что говорят эксперты

Эволюция не повторяет своих ошибок — так, по крайней мере, говорят эксперты

ТехИнсайдер
10 книг для легкого чтения в праздники 10 книг для легкого чтения в праздники

Книги, с которых стоит начать год

Правила жизни
Оказалось, что лица привлекают наше внимание не больше, чем другие части тела Оказалось, что лица привлекают наше внимание не больше, чем другие части тела

Внимание фокусируется на лицах не чаще, чем на других частях тела

ТехИнсайдер
«Мы такие разные»: можно ли построить отношения с полной противоположностью — 2 основных подхода «Мы такие разные»: можно ли построить отношения с полной противоположностью — 2 основных подхода

Как принять отличия партнера?

Psychologies
Все везде и сразу, но без женщин: самые интересные фильмы-номинанты на «Оскар-2023» Все везде и сразу, но без женщин: самые интересные фильмы-номинанты на «Оскар-2023»

Фильмы — оскаровские номинанты, которые стоит посмотреть

Forbes
Время рожать Время рожать

Плюсы и минусы каждого возраста для рождения ребенка – от 20 до 40+

Лиза
Как принять свою неидеальность: 7 основных правил Как принять свою неидеальность: 7 основных правил

Как во всем преуспевать и всем нравиться?

Psychologies
5 продуктов, которые вызывают хроническое воспаление в организме 5 продуктов, которые вызывают хроническое воспаление в организме

Потребление какой пищи стоит контролировать?

ТехИнсайдер
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
Старение можно обратить вспять эпигенетическим перепрограммированием Старение можно обратить вспять эпигенетическим перепрограммированием

Если восстановить нормальную работу эпигенетики, организм можно омолодить

ТехИнсайдер
Пугающие фото Санта-Клауса в американских ТЦ. Вы не захотите к нему на коленки! Пугающие фото Санта-Клауса в американских ТЦ. Вы не захотите к нему на коленки!

Несколько рождественских фотографий, от которых станет не по себе

ТехИнсайдер
Названы самые безопасные автомобили 2022 года. Их можно купить в России Названы самые безопасные автомобили 2022 года. Их можно купить в России

Рейтинг самых безопасных автомобилей Euro NCAP 2022 года

РБК
А вы знаете, почему пуговицы на мужских рубашках пришиты справа, а на женских слева? А вы знаете, почему пуговицы на мужских рубашках пришиты справа, а на женских слева?

Какой смысл в разном расположении пуговиц на мужских и женских рубашках?

ТехИнсайдер
Почему от ногтей отслаивается гель-лак: 9 главных причин испорченного маникюра Почему от ногтей отслаивается гель-лак: 9 главных причин испорченного маникюра

Если ты замечала, что гель-лак слезает с ногтей, значит что-то не так!

VOICE
Крокодиловы слезы: могут ли животные плакать? Крокодиловы слезы: могут ли животные плакать?

Животные не смогут поделиться с нами, грустно им или нет. Почему же они плачут?

ТехИнсайдер
Пик разума: как стресс, плохое настроение и чувство угрозы влияют на наше внимание Пик разума: как стресс, плохое настроение и чувство угрозы влияют на наше внимание

Как как концентрироваться, чтобы быть максимально продуктивным

Forbes
Сколько времени нужно, чтобы привести тело в порядок перед летним сезоном? Пора задуматься! Сколько времени нужно, чтобы привести тело в порядок перед летним сезоном? Пора задуматься!

Сколько времени нужно телу, чтобы сбросить лишний вес?

ТехИнсайдер
«Чтобы не возбуждалась»: отец отправил 9-летнюю дочь на женское обрезание. Процедура стоила 2 тысячи рублей «Чтобы не возбуждалась»: отец отправил 9-летнюю дочь на женское обрезание. Процедура стоила 2 тысячи рублей

Сложно поверить, но эта жуткая история произошла здесь и сейчас в России

Psychologies
Открыть в приложении