Области применения нанотехнологий

Материаловедение. Применяемые до сих пор подходы для получения материалов с более высокими эксплуатационными свойствами практически себя исчерпали. В то же время развитие многих отраслей промышленности, прежде всего электроники, авиационно-космической, атомной, химической отраслей, медицины требует от материалов новых, уникальных свойств, недостижимых существующими методами. Благодаря нанотехнологиям создаются сверхпрочные, жаропрочные, обладающие чрезвычайно малым весом материалы.

Наиболее интересными и достаточно изученными являются новые углеродные соединения фуллерены и нанотрубки. Авторам открытия фуллерена ученым Р. Керл, Г. Крото и Р. Смолли в 1996 г. была присуждена Нобелевская премия.

Фуллерен представляет собой полую каркасную структуру, напоминающую футбольный мяч из пяти-шестигранных ячеек, содержащих в своих разновидностях от 3 до 540 атомов углерода.

В 1991 г. японский профессор С. Ииедзима открыл еще одну форму углеродной наночастицы — нанотрубки, обладающие уникальной прочностью. Нанотрубки в 100 раз тоньше человеческого волоса и в 50—100 раз прочнее стали, сохраняя при этом отличную гибкость. Максимальная длина нанотрубок была очень мала, однако к настоящему времени она увеличена до нескольких сантиметров, и по мере дальнейших исследований будут получены трубки длиной 1 м и более. И фуллерены, и нанотрубки находят все большее применение в высокопрочных, жаростойких материалах, в электронике, медицине и т. д.

Атомы углерода можно сформировать в тетраэдральную пространственную решетку, аналогичную решетке алмаза, — алмазоид. Благодаря высокой твердости он может найти широкое применение в микрои наноэлектронике, машиностроении, металлообработке, двигателестроении, авиационной технике, медицине.

Электроника, компьютерные технологии. Это одна из наиболее важных отраслей использования нанотехнологий. Главная цель — микроминиатюризация. Скорость операций микропроцессорной техники существенно возрастает.

Промышленность, авиация, космонавтика. Очень серьезное внимание уделяется проблеме создания на базе нанотехнологий так называемых ассемблеров, которые будут копировать созданные на компьютере объекты с помощью нанороботов. По-иному можно будет осуществлять освоение космоса, других планет: сделают это также нанороботы. На основе нанокомпозитов с включением в их состав наноуглеродного волокна удается получать сверхлегкие и прочные композитные материалы для авиации. Совсем фантастическим кажется проект космического лифта, однако существует реальная возможность его осуществления. Лента, но которой должен двигаться космический лифт, будет изготовлена с использованием нанотрубок и троса на их основе.

Медицина. Интенсивные работы проводятся в области нанотехнологий и наноматсриалов с целью осуществления самых амбициозных планов: борьба с онкологическими, вирусными, генетическими заболеваниями, создание новых методов диагностики, доставка лекарств непосредственно к больным клеткам и органам, увеличение продолжительности жизни человека и т. п.

Экология. Деятельность человека нанесла существенный и всесторонний вред окружающей среде, что вызывает глобальные изменения климата; накапливаются в огромных количествах промышленные и бытовые отходы; разрушается озоновый слой, в ряде мест проявляется острый дефицит питьевой воды и т. п. С помощью нанотехнологий предполагается решить и эти проблемы.

Вооружение. Было бы недальновидным считать, что человечество не обратит внимание и на эту сторону использования нанотехнологий. Как раз для целей создания новых систем вооружения проводят наиболее интенсивные исследования, в том числе по разработке средств защиты от биологического и химического оружия; чипов для определения биологической опасности; «электромеханической краски» типа хамелеон; обеспечение оптической невидимости военных машин; средств управления и связи и т. п.