Нанотехнологии

Таким образом, получение ассемблеров в массовом масштабе не потребует никаких затрат со стороны, кроме обеспечения их энергией и сырьем.

На основе системы «нанокомпьютер — наноманипулятор» можно будет организовать сборочные автоматизированные комплексы, способные собирать любые макроскопические объекты по заранее снятой либо разработанной трехмерной сетке расположения атомов. Компания Xerox в настоящее время ведет интенсивные исследования в области нанотехнологий, что наводит на мысль о ее стремлении создать в будущем дубликаторы материи. Комплекс роботов (дизассемблеров) будет разбирать на атомы исходный объект, а другой комплекс (ассемблеры) будет создавать копию, идентичную, вплоть до отдельных атомов, оригиналу (эксперты прогнозируют это в 2020;2030 гг.). Это позволит упразднить имеющийся в настоящее время комплекс фабрик, производящих продукцию с помощью «объемной» технологии, достаточно будет спроектировать в компьютеризированной системе любой продукт — и он будет собран и размножен сборочным комплексом. Благодаря репликации можно будет наделять отдельные продукты этим свойством, например, нанороботов. Станет возможным автоматическое строительство орбитальных систем, самособирающихся колоний на Луне и Марсе, любых строений в мировом океане, на поверхности земли и в воздухе (эксперты прогнозируют это в 2050 гг.). Возможность самосборки может привести к решению глобальных вопросов человечества: проблемы нехватки пищи, жилья и энергии.

Благодаря нанотехнологиям существенно изменится конструирование машин и механизмов — многие части упростятся вследствие новых технологий сборки, многие станут ненужными. Это позволит конструировать машины и механизмы, ранее недоступные человеку из-за отсутствия технологий сборки и конструирования. Эти механизмы будут состоять, по сути дела, из одной очень сложной детали.

С помощью механоэлектрических нанопреобразователей можно будет преобразовывать любые виды энергии с большим КПД и создать эффективные устройства для получения электроэнергии из солнечного излучения с КПД около 90%. Утилизация отходов и глобальный контроль над системами типа «recycling» позволит существенно увеличить сырьевые запасы человечества; станут возможными глобальный экологический контроль, погодный контроль благодаря системе взаимодействующих нанороботов, работающих синхронно.

Биотехнологии и компьютерная техника, вероятно, получат большее развитие благодаря нанотехнологиям. С развитием наномедицинских роботов станет возможным отдаление человеческой смерти на неопределенный срок. Также не будет проблем с перестройкой человеческого тела для качественного увеличения естественных способностей. Возможно также обеспечение организма энергией, независимо от того, употреблялось что-либо в пищу или нет.

Компьютерная техника трансформируется в единую глобальную информационную сеть огромной производительности, причем каждый человек будет иметь возможность быть терминалом — через непосредственный доступ к головному мозгу и органам чувств. Область материаловедения существенно изменится — появятся т.н. «умные» материалы, способные к мультимедиа-общению с пользователем. Также появятся материалы сверхпрочные, сверхлегкие и негорючие (на основе алмазоида).

Что касается сырьевой проблемы, то для постройки большинства объектов нанороботы будут использовать несколько самых распространенных типов атомов: углерод, водород, кремний, азот, кислород, сера, и др. в меньшем количестве. С освоением человечеством других планет проблема сырьевого снабжения будет решена .

Заключение

Ученые предсказывают триумфальное шествие нанотехнологии в недалеком будущем, опираясь на факт ее постепенного проникновения во все отрасли производства. По прогнозам экспертов Национальной нанотехнологической инициативы США, развитие нанотехнологий через 10−15 лет позволит создать новую отрасль экономики с оборотом $ 1.

000.

000.

000.

000 и миллионы рабочих мест.

Нет сомнения в том, что в ближайшее время нанотехнология будет широко применяться в самых разных областях прикладной науки и промышленности, включая производство новых видов материалов, систем телекоммуникации, источников энергии и методов лечения.

До недавнего времени никто даже не предполагал, что нанотехнология будет иметь столь обширное практическое применение. И, хотя профессор Иидзима так и не стал нобелевским лауреатом, многие эксперты говорят, что в ближайшие несколько лет он обязательно им станет.

Сейчас Япония является мировым лидером по созданию наноматериалов. В сентябре японское правительство совместно с группой частных промышленных корпораций учредило совет по развитию нанотехнологий в промышленных целях, действующая с 1999 года японская «Национальная программа работ по нанотехнологии» имеет высший государственный приоритет «Огато».

Научно-исследовательский институт Мицубиси, главный мозговой центр страны, предсказывает, что в 2010 году торговый оборот внутреннего рынка нанотехнологий составит около 20 трлн иен в год. Эксперты считают, что именно нанотехнология будет тем двигателем, который даст новое дыхание в развитии всех отраслей промышленности и торговли и выведет их из состояния длительного спада.

США до 2000 года отставали от Японии по объему финансирования работ в этой области, что в свое время стало предметом государственного обсуждения. В результате объем финансирования только фундаментальных исследований каждый год стал удваиваться, и по решению правительства работы по нанотехнологии получили высший приоритет. В США разработана программа «Национальная нанотехническая инициатива», а при президенте организован специальный комитет, координирующий работы по нанотехнологии в 12 крупнейших отраслях промышленности и военных ведомствах. В 2004 году сенат США одобрил законопроект, предусматривающий в течение последующих четырех лет ассигнования на исследования и разработки в сфере нанотехнологий в размере 3,7 млрд. долларов.

Но если перспектива развития нанотехнологии в Японии и США видится преимущественно в розовом свете, то за рубежом ситуация несколько отличается. Напомним, что из числа технологически продвинутых стран Россия — единственная страна, которая до настоящего времени не имеет программы развития нанотехнологий федерального масштаба. Вместе с тем, по оценкам иностранных и отечественных экспертов, результаты российских теоретических исследований в данной области соответствуют мировому уровню, а по ряду направлений превосходят зарубежные; исследования в этом направлении проводятся в рамках академических институтов, частично вузов, входят отдельными разделами в отраслевые программы, но, как правило, не завершаются практическим внедрением результатов. К сожалению, Россия по большому счету не стартовала в нанотехнологической гонке и отстает в сфере развития и использования нанотехнологий на 7 — 10 лет и до настоящего времени нанотехнология как самостоятельное научное направление не рассматривались и не принималось российским Правительством.

Хотя перечень критических технологий (утвержден Президентом России 30 марта 2002 года, № Пр. 578) предусматривает использование наноразмерных объектов и процессов в некоторых критических технологиях, создание и практическое внедрение специального оборудования, нанотехнологических процессов, наноматериалов, как стратегически важное и приоритетное направление развития науки, техники, технологий и подготовки кадров в Российской Федерации. На сегодняшний день сложилась ситуация, когда в условиях финансового и кадрового дефицита научные работы, проводимые в системах РАН и высшей школы, в структурах министерств и ведомств, не координируются, а средства и ресурсы распыляются. Для укрепления позиций России в стратегически важной сфере нанотехнологий требуется осуществление комплекса организационно-технических, финансовых и других мер.

Таким образом, на основании прогнозов, нанотехнологии обещают радикальное преобразование как современного производства и связанных с ним технологий, так и человеческой жизни в целом. Как сказал Ralph Merkle, (Xerox, Palo Alto) «Нанотехнологии произведут такую же революцию в манипулировании материей, какую произвели компьютеры в манипулировании информацией» .

Список литературы

Драгунов В.П., Неизвестный И. Г., Гридчин В. А. Основы наноэлектроники. -М., «Логос», 2006

Дьячков П. Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применение. -М., «Бином. Лаборатория знаний», 2006

Кобаяси Н.

Введение

в нанотехнологию. -М., «Бином. Лаборатория знаний», 2007

Раков Э. Г. Нанотрубки и фуллерены. -М., «Логос», 2006

Ратнер М., Ратнер Д. Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи. -М., «Вильямс», 2004

Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. -М., «Nanotechnology News Network», 2005

Российские вести 2004, № 11

Химия и жизнь — XXI век. 2001, вып. 12

www.nanonewsnet.ru

www.membrana.ru

http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=Pagesetter&func=viewpub&tid=6&pid=128

Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. -М., 2005. С.

36.

Хачоян А. В. Фуллерен — по-японски «фуррэрэн». //Химия и жизнь — XXI век, вып. 12, 2001. С.18−19.

Дьячков П. Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применение. -М., 2006.

1 Раков Э. Г. Нанотрубки и фуллерены. -М., 2006.

Рыбалкина М. Указ. соч. С.

38.

Драгунов В.П., Неизвестный И. Г., Гридчин В. А. Основы наноэлектроники. -М., 2006.

http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=Pagesetter&func=viewpub&tid=6&pid=99

Дьячков П. Н. Указ. соч.

http://rnd.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/02/07/195 666

http://www.membrana.ru/articles/health/2005/06/22/212 900.html

Кобаяси Н.

Введение

в нанотехнологию. -М., 2007.

Рыбалкина М. Указ. соч. С. 57.

http://www.membrana.ru/articles/global/2003/02/17/225 000.html

http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=Pagesetter&func=viewpub&tid=6&pid=29

//Российские вести, 2004, № 11.

Рис. 3 Нанотрубки

Рис. 2 Димер Sc2 внутри «шарика»

Рис. 1 Представители фуллеренов C60, C70, C90

Рис. 4 Схематическое изображение эмиссионного монитора триодного типа с катодом из нанотрубок. Внизу — катод с нанотрубками, в середине — затворный электрод с системой отверстий, вверху — анод со слоем люминофора

Рис. 5 Капля воды на обычном стекле и на стекле с гидрофобным покрытием

Рис. 6 Яблоки вместо атомов в решётке круглой наночастицы — логотип первой международной конференции по наноеде