Нанотехнология

Нанотехноло́гия —  междисциплинарная область фундаментальной  и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью  теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и  синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого  манипулирования отдельными атомами  и молекулами. Нанотехнология, нанонаука  — это наука и технология коллоидных систем, это коллоидная химия, коллоидная физика, молекулярная биология, вся  микроэлектроника.

Определения и терминология

Есть мнение, что  на сегодняшний день в мире нет  стандарта, описывающего, что такое  нанотехнологии, что такое нанопродукция. В Еврокомиссии создана специальная  группа, которой дали два года на то, чтобы разработать классификацию  нанопродукции. Среди подходов к  определению понятия «нанотехнологии» имеются следующие:

нанотехнология определяется как совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами  менее 100 нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие  осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.

Практический аспект нанотехнологий включает в себя производство устройств и их компонентов, необходимых  для создания, обработки и манипуляции  атомами, молекулами и наночастицами. Подразумевается, что не обязательно  объект должен обладать хоть одним  линейным размером менее 100 нм — это  могут быть макрообъекты, атомарная  структура которых контролируемо  создаётся с разрешением на уровне отдельных атомов, либо же содержащие в себе нанообъекты. В более широком  смысле этот термин охватывает также  методы диагностики, характерологии и  исследований таких объектов.

Нанотехнологии качественно  отличаются от традиционных дисциплин, поскольку на таких масштабах  привычные, макроскопические технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и  взаимодействия отдельных атомов и  молекул или агрегатов молекул (например, силы Ван-дер-Ваальса), квантовые эффекты.

Нанотехнология и  в особенности молекулярная технология — новые, очень мало исследованные  дисциплины. Основные открытия, предсказываемые  в этой области, пока не сделаны. Тем  не менее, проводимые исследования уже  дают практические результаты. Использование  в нанотехнологии передовых научных  достижений позволяет относить её к высоким технологиям.

Развитие современной  электроники идёт по пути уменьшения размеров устройств. С другой стороны, классические методы производства подходят к своему естественному экономическому и технологическому барьеру, когда  размер устройства уменьшается ненамного, зато экономические затраты возрастают экспоненциально. Нанотехнология —  следующий логический шаг развития электроники и других наукоёмких производств.

История.Многие источники, в первую очередь англоязычные, первое упоминание методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологией, связывают с известным выступлением Ричарда Фейнмана «В том мире полно места» , сделанным им в 1959 году в Калифорнийском технологическом институте на ежегодной встрече Американского физического общества. Ричард Фейнман предположил, что возможно механически перемещать одиночные атомы, при помощи манипулятора соответствующего размера, по крайней мере, такой процесс не противоречил бы известным на сегодняшний день физическим законам.

Этот манипулятор  он предложил делать следующим способом. Необходимо построить механизм, создававший  бы свою копию, только на порядок меньшую. Созданный меньший механизм должен опять создать свою копию, опять  на порядок меньшую и так до тех пор, пока размеры механизма  не будут соизмеримы с размерами  порядка одного атома. При этом необходимо будет делать изменения в устройстве этого механизма, так как силы гравитации, действующие в макромире, будут оказывать все меньшее  влияние, а силы межмолекулярных  взаимодействий и Ван-дер-Ваальсовы  силы будут все больше влиять на работу механизма. Последний этап —  полученный механизм соберёт свою копию  из отдельных атомов. Принципиально  число таких копий неограниченно, можно будет за короткое время  создать произвольное число таких  машин. Эти машины смогут таким же способом, поатомной сборкой, собирать макровещи. Это позволит сделать  вещи на порядок дешевле — таким  роботам (нанороботам) нужно будет  дать только необходимое количество молекул и энергию, и написать программу для сборки необходимых  предметов. До сих пор никто не смог опровергнуть эту возможность, но и никому пока не удалось создать  такие механизмы.

В ходе теоретического исследования данной возможности, появились  гипотетические сценарии конца света, которые предполагают, что нанороботы поглотят всю биомассу Земли, выполняя свою программу саморазмножения.

Первые предположения  о возможности исследования объектов на атомном уровне можно встретить  в книге «Opticks» Исаака Ньютона, вышедшей в 1704 году. В книге Ньютон выражает надежду, что микроскопы будущего когда-нибудь смогут исследовать «тайны корпускул».

Впервые термин «нанотехнология» употребил Норио Танигути в 1974 году. Он назвал этим термином производство изделий размером несколько нанометров. В 1980-х годах этот термин использовал  Эрик К. Дрекслер в своих книгах: «Машины создания: грядёт эра нанотехнологии». Центральное место в его исследованиях  играли математические расчёты, с помощью  которых можно было проанализировать работу устройства размерами в несколько  нанометров.

Наночастицы.Современная тенденция к миниатюризации показала, что вещество может иметь совершенно новые свойства, если взять очень маленькую частицу этого вещества. Частицы размерами от 1 до 100 нанометров обычно называют «наночастицами». Так, например, оказалось, что наночастицы некоторых материалов имеют очень хорошие каталитические и адсорбционные свойства. Другие материалы показывают удивительные оптические свойства, например, сверхтонкие пленки органических материалов применяют для производства солнечных батарей. Такие батареи, хоть и обладают сравнительно низкой квантовой эффективностью, зато более дёшевы и могут быть механически гибкими. Удается добиться взаимодействия искусственных наночастиц с природными объектами наноразмеров — белками, нуклеиновыми кислотами и др. Тщательно очищенные наночастицы могут самовыстраиваться в определённые структуры. Такая структура содержит строго упорядоченные наночастицы и также зачастую проявляет необычные свойства.

Нанообъекты делятся  на 3 основных класса: трёхмерные частицы, получаемые взрывом проводников, плазменным синтезом, восстановлением тонких плёнок и т. д.; двумерные объекты —  плёнки, получаемые методами молекулярного  наслаивания, CVD, ALD, методом ионного  наслаивания и т. д.; одномерные объекты  — вискеры, эти объекты получаются методом молекулярного наслаивания, введением веществ в цилиндрические микропоры и т. д. Также существуют нанокомпозиты — материалы, полученные введением наночастиц в какие-либо матрицы. На данный момент обширное применение получил только метод микролитографии, позволяющий получать на поверхности матриц плоские островковые объекты размером от 50 нм, применяется он в электронике; метод CVD и ALD в основном применяется для создания микронных плёнок. Прочие методы в основном используются в научных целях. В особенности следует отметить методы ионного и молекулярного наслаивания, поскольку с их помощью возможно создание реальных монослоёв.

Особый класс составляют органические наночастицы как естественного, так и искусственного происхождения.

Поскольку многие физические и химические свойства наночастиц, в отличие от объемных материалов, сильно зависят от их размера, в последние  годы проявляется значительный интерес  к методам измерения размеров наночастиц в растворах: анализ траекторий наночастиц, динамическое светорассеяние, седиментационный анализ, ультразвуковые методы измерения размера частиц.

Вывод. Прогресс в области нанотехнологий вызвал определенный общественный резонанс.

Отношение общества к нанотехнологиям изучалось  ВЦИОМ и европейской службой  «Евробарометр».

Ряд исследователей указывают на то, что негативное отношение к нанотехнологии у  неспециалистов может быть связано  с религиозностью, а также из-за опасений, связанных с токсичностью наноматериалов. Особо это актуально  для широко разрекламированного  коллоидного серебра, свойства и  безопасность которого находятся под  большим вопросом.

Путешествия во времени  — гипотетическое перемещение человека или другого объекта из настоящего в прошлое или будущее. Зачастую такие путешествия предполагают осуществлять с помощью технического устройства — «машины времени».

Первым о путешествии  во времени поведал миру Эдвард Митчелл  в новелле "Часы, которые шли  назад". Однако, путешествовать по времени  и словосочетание "машина времени" придумал фантаст-провидец Герберт  Уэллс. Идею его книги «Машина  времени» в сжатом виде можно изложить так - время есть такая же физическая среда, как пространство, а раз  в пространстве мы можем двигаться  в любом направлении, то вполне возможно, что перемещаться можно и во времени.

Рассекреченные наблюдений

Они лишь недавно  стали известны широкой публике. Речь идет о спонтанных по своей  природе проникновениях случайных  наблюдателей в прошлые эпохи, которые  видели все происходящее как бы со стороны, не имея возможности вмешиваться  в ход тогдашних событий. Об этом свидетельствуют ранее скрываемые сведения из правительственных архивов  США и СССР, более чем за 20 лет  наблюдений.

Так, например, в 1976 году военный летчик Виктор Орлов, пролетая над территорией СССР на своем  МиГе, к своему удивлению и ужасу, наблюдал происходящее внизу сражение, которое никоим образом нельзя было связать с современностью. Свои впечатления  он подробно отразил в отчете. Специалисты-историки пришли к выводу, что советский  летчик каким-то непостижимым образом  переместился в Америку XIX века, явившись невольным свидетелем одной из важных битв в тогдашней гражданской  войне Севера и Юга.

Ровно через 20 лет  другой советский летчик Александр  Устимов, совершая полет в пределах территории Советского Союза, внезапно обнаружил, что находится над  Древним Египтом, разглядев внизу  одну свежепостроенную пирамиду и фундаменты других, возле которых он заметил  множество работающих на строительстве  полуголых людей.

В 1994 году военный  летчик из США Р. Уитмен, пролетающий  над Флоридой, внезапно оказался, как  он считает, над территорией средневековой  Европы. Он увидел огромные костры, на которых сжигали груды мертвецов. По-видимому, он также переместился не только в пространстве, но и во времени, попав в ту эпоху, когда  в Европе была эпидемия чумы...

Таких случаев насчитывается  до нескольких десятков. Однако большая  их часть, по крайней мере, в СССР, не дошла до сведений руководства  страны. Летчики резонно рассуждали, что донесение такого рода сведения высокому начальству чревато тем, что  их отстранят от дальнейших полетов, усомнившись в их психической  полноценности. Та информация, которая  дошла до руководства, сразу стала  засекреченной, поскольку генералы не знали, что с ней делать, но в то же время боялись ее обнародовать...

Датский физик Покс Хеглунд, позднее анализируя эти  и подобные им случаи, отметил, что  видения картин прошлого длились  в пределах 20 секунд и не зависели от скорости движения самолета. Кроме  того, не отмечалось ни единого случая проникновения пилотов в будущее.

Спонтанные путешествия  во времени 

Если случаи с  пилотами еще можно как-то связать  с гипнозом, мистификацией или  даже с временным расстройством  психики, вызванным кислородным  голоданием мозга на больших высотах, то другие случаи никак нельзя отнести  к проявлениям обмана или помешательства.

Речь идет не о  наблюдениях картин прошлого, а о  мгновенном физическом перемещении  людей из одной эпохи в другую, совершаемом неизвестной силой  помимо их воли и желания. Так, к примеру, во время движения поезда из Лондона  в Глазго в 1912 году в одном из вагонов  неожиданно возник испуганный пожилой  мужчина, одетый по моде XVIII века.

Пассажиры, как могли, пытались успокоить странного попутчика. "Я - Пимп Дрейк, кучер из Четнема! Куда я попал?" - вопил человек, трясясь от страха. Кто-то побежал  за кондуктором, но когда они вернулись, человека уже не было... В качестве доказательства его присутствия  на сиденье осталась треуголка и  кнут, которые он до этого сжимал в руках... Специалисты-этнографы, которым  показали находку, с уверенностью заявили, что обе эти вещи действительно  относятся к временам почти двухсотлетней  давности. Позднее было установлено, что селение под названием  Четнем до сих пор существует в  той местности, где шел поезд, а в церковно-приходской книге  этого поселка обнаружилось имя  Пимпа Дрейка. Причем на полях этого  документа был помещен рассказ  о том, как Пимп Дрейк увидел дышащий  огнём и дымом "дьявольский  экипаж", внутри которого он внезапно оказался, а потом также быстро из него исчез...