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

Удары по голове, веселящий газ и кокаин: что в древности использовали в качестве анестезии? Удары по голове, веселящий газ и кокаин: что в древности использовали в качестве анестезии?

Как люди в древности облегчали свою боль?

ТехИнсайдер
«Мы могли бы победить»: почему в России никак не могут справиться с эпидемией ВИЧ «Мы могли бы победить»: почему в России никак не могут справиться с эпидемией ВИЧ

Как эксперты считают статистику по ВИЧ и почему она отличается у разных ведомств

Forbes
Прикуси язык! Никогда не говори эти 6 фраз своему ребенку Прикуси язык! Никогда не говори эти 6 фраз своему ребенку

Список фраз, произносить которые не стоит даже в пылу горячей ссоры с ребенком

VOICE
Зельфира Трегулова: «То, что отличает русский культурный код от всех остальных, — это свет и надежда» Зельфира Трегулова: «То, что отличает русский культурный код от всех остальных, — это свет и надежда»

Впечатления, которые ты получаешь в музее, могут сохраняться довольно долго

Караван историй
Копните глубже: почему мы завидуем другим и не видим в них союзников Копните глубже: почему мы завидуем другим и не видим в них союзников

Как бороться с разрушительным чувством зависти

Forbes
Внутриканальные наушники: вредны для здоровья или нет Внутриканальные наушники: вредны для здоровья или нет

Есть мнение, что наушники-"затычки" портят слух, но так ли это на самом деле?

CHIP
Нет ничего нарядного? Как из обычного гардероба сделать вечерний — 3 секретных трюка Нет ничего нарядного? Как из обычного гардероба сделать вечерний — 3 секретных трюка

Как составить стильный праздничный наряд, при этом не потратив сутки на шоппинг

VOICE
Думай как миллионер: какие мысли помогут разбогатеть Думай как миллионер: какие мысли помогут разбогатеть

Разница между бедными и богатыми — в отношении к деньгам

Psychologies
Модернистский храм, барный кластер в Замоскворечье и закопанный гелендваген: знаковые проекты архитектора Валерия Лизунова Модернистский храм, барный кластер в Замоскворечье и закопанный гелендваген: знаковые проекты архитектора Валерия Лизунова

Подборка самых интересных проектов Валерия Лизунова и его бюро

СНОБ
Как понравиться на первом свидании Как понравиться на первом свидании

О чем говорить на первом свидании? Как понравиться?

Psychologies
Отрывок из романа Алексея Иванова «Бронепароходы» Отрывок из романа Алексея Иванова «Бронепароходы»

Глава из романа Алексея Иванова о речном флоте времен Гражданской войны

СНОБ
Как правильно разводиться: рассказывает адвокат Как правильно разводиться: рассказывает адвокат

Как развестись так, чтобы не жалеть об этом долгие годы?

VOICE
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
Все актеры, игравшие Фандорина в кино — кто лучше всех попал в образ самого везучего сыщика? Все актеры, игравшие Фандорина в кино — кто лучше всех попал в образ самого везучего сыщика?

Кто из российских актеров воссоздавал образ Эраста Петровича Фандорина

VOICE
«Пятница, 13-е»: почему мы подвержены суевериям — мнение психолога «Пятница, 13-е»: почему мы подвержены суевериям — мнение психолога

Почему мы избегаем определенных знаков и символов и выполняем странные ритуалы?

Psychologies
Обойдемся без капель Обойдемся без капель

12 способов снять отек и заложенность носа

Лиза
Почему в конце дня отекают ноги: серьезный симптом, о котором нужно знать женщинам Почему в конце дня отекают ноги: серьезный симптом, о котором нужно знать женщинам

Откуда берутся отеки и как от них избавиться?

ТехИнсайдер
Не только Алек Болдуин: голливудские знаменитости, которые совершили непредумышленные убийства Не только Алек Болдуин: голливудские знаменитости, которые совершили непредумышленные убийства

У этих звезд были серьезные проблемы с законом

VOICE
Старая форма, которую нужно перешивать, и «полная антисанитария ночью»: как работают в ресторанах «Вкусно — и точка» Старая форма, которую нужно перешивать, и «полная антисанитария ночью»: как работают в ресторанах «Вкусно — и точка»

Что интересного в процессе труда во «Вкусно — и точка»

VC.RU
Renault ушел с «АвтоВАЗа»: что он после себя оставил и какие перспективы у автозавода Renault ушел с «АвтоВАЗа»: что он после себя оставил и какие перспективы у автозавода

Как сейчас живут «Автоваз» и Тольятти?

Forbes
Операция «Гэг» Операция «Гэг»

Как Леонид Гайдай отказался от намеков и показал мир тотальной идиотии

Weekend
Осмысленный и беспощадный: почему наши дети начинают бунтовать Осмысленный и беспощадный: почему наши дети начинают бунтовать

Подростковый бунт считается необходимым этапом взросления. Для чего он нужен?

VOICE
Ученые из США назвали практику, которая позволяет даже «обычным людям» научиться творчеству Ученые из США назвали практику, которая позволяет даже «обычным людям» научиться творчеству

Исследование показало, что в некоторой степени творчеству можно научиться

Inc.
Взять в руки: 4 проверенные техники массажа Взять в руки: 4 проверенные техники массажа

Почему разминание кожи и мышц сегодня отбирает пальму первенства у инъекций

Psychologies
5 самых интригующих капсул времени, которые человечеству только предстоит открыть 5 самых интригующих капсул времени, которые человечеству только предстоит открыть

Открытие капсул времени — это целое событие! А какие из них еще закрыты?

ТехИнсайдер
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
Шторм какой силы оторвёт вас от земли и унесёт к лешему? Шторм какой силы оторвёт вас от земли и унесёт к лешему?

Какой ветер опасен лично для вас?

ТехИнсайдер
Привычные продукты, о составе которых вы и не догадывались: из чего делают крабовые палочки, гематоген и майонез Привычные продукты, о составе которых вы и не догадывались: из чего делают крабовые палочки, гематоген и майонез

Хотите узнать, из чего делают майонез, желатин и крабовые палочки?

ТехИнсайдер
3 шага, которые помогут избежать конфликтов с коллегами (даже если вы говорите на разных языках) 3 шага, которые помогут избежать конфликтов с коллегами (даже если вы говорите на разных языках)

Как вернуть эффективность и удовольствие в рабочее общение

Inc.
Прости или плати Прости или плати

Что делать, если ты разбила товар в магазине: все по инструкции

Лиза
Открыть в приложении