Որքան էլ այս հարցը տարօրինակ հնչի մեր ժամանակներում, այն պետք է ստանա: Գոնե ինձ համար։ Շփվելով այս ոլորտում ներգրավված գիտնականների և մասնագետների հետ՝ ես եկա այն եզրակացության, որ հարցը դեռ բաց է մնում։

Ինչ-որ մեկը Վիքիպեդիայում դա սահմանեց այսպես.

Նանոտեխնոլոգիան հիմնարար և կիրառական գիտության և տեխնոլոգիայի միջառարկայական ոլորտ է, որն առնչվում է տեսական հիմնավորման, հետազոտության, վերլուծության և սինթեզի գործնական մեթոդների, ինչպես նաև տվյալ ատոմային կառուցվածքով արտադրանքի արտադրության և օգտագործման մեթոդների համակցմանը վերահսկվող մանիպուլյացիայի միջոցով: առանձին ատոմներ և մոլեկուլներ.

Եվ այս սահմանումը կար 2 տարի առաջ.

Նանոտեխնոլոգիան կիրառական գիտության և տեխնիկայի ոլորտ է, որը զբաղվում է առարկաների հատկությունների ուսումնասիրությամբ և նանոմետրի կարգի չափսերով սարքերի մշակմամբ (ըստ SI միավորների համակարգի՝ 10 -9 մետր):

Հանրաճանաչ մամուլը սովորական մարդու համար ավելի պարզ և հասկանալի սահմանում է օգտագործում.

Նանոտեխնոլոգիան ատոմային և մոլեկուլային մակարդակներում նյութի մանիպուլյացիայի տեխնոլոգիա է:

(Ես սիրում եմ կարճ սահմանումներ :))

Կամ ահա պրոֆեսոր Գ.

Նանոտեխնոլոգիան գիտության միջդիսցիպլինար ոլորտ է, որտեղ ուսումնասիրվում են ֆիզիկական և քիմիական գործընթացների օրենքները նանոմետրային չափերի տարածական շրջաններում՝ նոր մոլեկուլների, նանոկառուցվածքների, նանո սարքերի և նյութերի ստեղծման համար առանձին ատոմների, մոլեկուլների, մոլեկուլային համակարգերի վերահսկման նպատակով։ , քիմիական և կենսաբանական հատկություններ:

Այո, ընդհանուր առմամբ, ամեն ինչ միանգամայն պարզ է... Բայց մեր (հատկապես նշում եմ՝ կենցաղային) բծախնդիր թերահավատը կասի. մոլեկուլային մակարդակի՞ն։

Եվ նա ճիշտ կլինի։ Անհրաժեշտ է առաջատար հասկացություններին ավելացնել «մանիպուլյացիայի վերահսկման և ճշգրտության» հետ կապված:

Գիտության և նորարարության դաշնային գործակալությունը «Ռուսաստանի Դաշնությունում նանոտեխնոլոգիայի ոլորտում մինչև 2010 թվականը աշխատանքի զարգացման հայեցակարգում» տալիս է հետևյալ սահմանումը.

«Նանոտեխնոլոգիան մեթոդների և տեխնիկայի մի շարք է, որոնք հնարավորություն են տալիս ստեղծել և փոփոխել օբյեկտները վերահսկվող եղանակով, ներառյալ 100 նմ-ից պակաս չափսերով բաղադրիչները, առնվազն մեկ հարթությունում, և դրա արդյունքում ստանալով սկզբունքորեն նոր որակներ, որոնք. թույլ տալ դրանց ինտեգրումը լիարժեք գործող լայնածավալ համակարգերում. ավելի լայն իմաստով այս տերմինը ներառում է նաև այդպիսի օբյեկտների ախտորոշման, բնութաբանության և հետազոտության մեթոդները»:

Վա՜յ։ Հզոր ասված է!

Կամ՝ Ռուսաստանի Դաշնության կրթության և գիտության նախարարության պետական ​​քարտուղար Դմիտրի Լիվանովը նանոտեխնոլոգիան սահմանում է հետևյալ կերպ.

«Գիտական, տեխնոլոգիական և արդյունաբերական ոլորտների մի շարք, որոնք միավորված են մեկ մշակույթի մեջ՝ հիմնված առանձին մոլեկուլների և ատոմների մակարդակով նյութի հետ գործողությունների վրա»։

Պարզ թերահավատը գոհ է, բայց թերահավատ մասնագետը կասի. «Արդյո՞ք այս նույն նանոտեխնոլոգիաները չեն, որով անընդհատ զբաղվում են ավանդական քիմիան կամ մոլեկուլային կենսաբանությունը և գիտության շատ այլ ոլորտներ՝ ստեղծելով նոր նյութեր, որոնցում որոշվում են դրանց հատկություններն ու կառուցվածքը։ որոշակի ձևով միացված նանո չափի առարկաների միջոցով»։

Ինչ անել? Մենք հասկանում ենք, թե ինչ է «նանոտեխնոլոգիան»: մենք դա զգում ենք, կարելի է ասել: Փորձենք ավելացնել ևս մի քանի տերմին սահմանմանը:

Օքամի ածելի

Նանոտեխնոլոգիա. ցանկացած տեխնոլոգիա՝ ապրանքներ ստեղծելու համար, որոնց սպառողական հատկությունները որոշվում են առանձին նանո չափերի օբյեկտների վերահսկման և մանիպուլյացիայի անհրաժեշտությամբ:

Համառոտ և պահեստային. Եկեք բացատրենք սահմանման մեջ օգտագործված տերմինները.

«Ցանկացած»: Այս տերմինը կոչված է հաշտեցնելու տարբեր գիտական ​​և տեխնոլոգիական ոլորտների մասնագետներին: Մյուս կողմից, այս տերմինը պարտավորեցնում է կազմակերպություններին, որոնք վերահսկում են նանոտեխնոլոգիայի զարգացման բյուջեն, հոգ տանել ոլորտների լայն շրջանակի ֆինանսավորման մասին։ Այդ թվում, իհարկե, մոլեկուլային կենսատեխնոլոգիաները։ (Առանց այս ուղղությունների անվանմանը արհեստականորեն «նանո-» նախածանցը կցելու անհրաժեշտության): Բավականին կարևոր եզրույթ եմ համարում մեր երկրում նանոտեխնոլոգիայի հետ կապված իրավիճակի ներկա փուլում :)։

«Սպառողների սեփականություն» (Դուք, իհարկե, կարող եք օգտագործել ավանդական «Սպառողական արժեք» տերմինը, ինչպես ցանկանում եք). այնպիսի առաջադեմ մեթոդների կիրառմամբ արտադրանքի ստեղծումը, ինչպիսին է նյութի վերահսկումը և մանիպուլյացիան նանոմակարդակում, պետք է հաղորդի որոշ նոր սպառողական հատկություններ կամ ազդի գնի վրա: ապրանքներ, հակառակ դեպքում այն ​​դառնում է անիմաստ:

Հասկանալի է նաև, որ, օրինակ, նանոխողովակները, որոնցում գծային չափսերից մեկը գտնվում է ավանդական չափումների տարածաշրջանում, նույնպես պատկանում են այս սահմանմանը: Միևնույն ժամանակ, ստեղծված ապրանքներն իրենք կարող են ունենալ ցանկացած չափ՝ «նանո»-ից մինչև ավանդական:

«Անհատ». Այս տերմինի առկայությունը հեռացնում է սահմանումը ավանդական քիմիայից և հստակորեն պահանջում է առավել առաջադեմ գիտական, չափագիտական ​​և տեխնոլոգիական գործիքների առկայություն, որոնք կարող են վերահսկել առանձին և, անհրաժեշտության դեպքում, նույնիսկ կոնկրետ նանո-օբյեկտների վրա: Անհատական ​​վերահսկողությամբ է, որ մենք ձեռք ենք բերում սպառողական նորույթ ունեցող օբյեկտներ։ Կարելի է պնդել, որ, օրինակ, չափազանց նուրբ նյութերի արդյունաբերական արտադրության համար գոյություն ունեցող տեխնոլոգիաներից շատերը նման վերահսկողություն չեն պահանջում, բայց դա միայն առաջին հայացքից է. իրականում վավերացված Ultradisperse նյութերի արտադրությունը պարտադիր կերպով պահանջում է առանձին մասնիկների չափի վերահսկողություն:

«Վերահսկում» , առանց «Մանիպուլյացիա» սահմանումը տարածում է այսպես կոչված. «նախորդ սերնդի» նանոտեխնոլոգիա.
«Վերահսկում» միասին «Մանիպուլյացիա» ընդլայնում է սահմանումը առաջադեմ նանոտեխնոլոգիաների վրա:

Այսպիսով, եթե մենք կարողանում ենք գտնել կոնկրետ նանո չափի օբյեկտ, կառավարել և, անհրաժեշտության դեպքում, փոխել դրա կառուցվածքն ու կապերը, ապա դա «նանոտեխնոլոգիա» է։ Եթե ​​մենք ստանում ենք նանո չափի օբյեկտներ՝ առանց այդպիսի հսկողության հնարավորության (հատուկ նանոօբյեկտների նկատմամբ), ապա դա նանոտեխնոլոգիա չէ կամ լավագույն դեպքում «նախորդ սերնդի» նանոտեխնոլոգիա չէ։

«Նանո չափի օբյեկտ». ատոմ, մոլեկուլ, վերմոլեկուլային գոյացում։

Ընդհանուր առմամբ, սահմանումը փորձում է կապել գիտությունն ու տեխնոլոգիան տնտեսագիտության հետ: Նրանք. համապատասխանում է նանոարդյունաբերության զարգացման ծրագրի հիմնական նպատակներին՝ առաջադեմ հետազոտական ​​և արտադրական մեթոդների վրա հիմնված տեխնոլոգիաների ստեղծում, ինչպես նաև ձեռք բերված ձեռքբերումների առևտրայնացում:

Ռուսաստանի նախագահ Դմիտրի Մեդվեդևը վստահ է, որ երկրում կան բոլոր պայմանները նանոտեխնոլոգիայի հաջող զարգացման համար։

Նանոտեխնոլոգիան գիտության և տեխնոլոգիայի նոր ուղղություն է, որն ակտիվորեն զարգանում է վերջին տասնամյակներում։ Նանոտեխնոլոգիաները ներառում են նյութերի, սարքերի և տեխնիկական համակարգերի ստեղծումն ու օգտագործումը, որոնց գործունեությունը որոշվում է նանոկառուցվածքով, այսինքն՝ 1-ից մինչև 100 նանոմետր չափերով դրա պատվիրված բեկորները:

«Նանո» նախածանցը, որը ծագում է հունարենից (հունարենից «նանոս»՝ թզուկ), նշանակում է միլիարդերորդ մասը։ Մեկ նանոմետրը (նմ) մետրի միլիարդերորդականն է:

«Նանոտեխնոլոգիա» տերմինը ստեղծվել է 1974 թվականին Տոկիոյի համալսարանի նյութերի գիտության պրոֆեսոր Նորիո Տանիգուչիի կողմից, ով այն սահմանել է որպես «արտադրական տեխնոլոգիա, որը կարող է հասնել չափազանց բարձր ճշգրտության և չափազանց փոքր չափերի... ըստ պատվերի։ 1 նմ-ից...»:

Համաշխարհային գրականության մեջ նանոգիտությունը հստակորեն տարբերվում է նանոտեխնոլոգիայից։ Նանոմաշտաբի գիտություն տերմինը օգտագործվում է նաև նանոգիտության համար։

Ռուսաց լեզվում և ռուսական օրենսդրության և կարգավորող փաստաթղթերի պրակտիկայում «նանոտեխնոլոգիա» տերմինը միավորում է «նանոգիտությունը», «նանոտեխնոլոգիան» և երբեմն նույնիսկ «նանոարդյունաբերությունը» (բիզնեսի և արտադրության ոլորտները, որտեղ օգտագործվում են նանոտեխնոլոգիաներ):

Նանոտեխնոլոգիայի ամենակարեւոր բաղադրիչներն են նանոնյութեր, այսինքն՝ նյութեր, որոնց անսովոր ֆունկցիոնալ հատկությունները որոշվում են նրանց նանոբեկորների պատվիրված կառուցվածքով, որոնց չափերը տատանվում են 1-ից մինչև 100 նմ:

- նանոծակոտկեն կառուցվածքներ;
- նանոմասնիկներ;
- նանոխողովակներ և նանոմանրաթելեր
- նանոդիսպերսիաներ (կոլոիդներ);
- նանոկառուցվածքային մակերեսներ և թաղանթներ;
- նանոբյուրեղներ և նանոկլաստերներ.

Նանոհամակարգային տեխնոլոգիա- ֆունկցիոնալ առումով ամբողջական համակարգեր և սարքեր, որոնք ստեղծվել են ամբողջությամբ կամ մասամբ նանոնյութերի և նանոտեխնոլոգիաների հիման վրա, որոնց բնութագրերը արմատապես տարբերվում են ավանդական տեխնոլոգիաների կիրառմամբ ստեղծված նմանատիպ նպատակներով համակարգերի և սարքերի բնութագրերից:

Նանոտեխնոլոգիայի կիրառական ոլորտները

Գրեթե անհնար է թվարկել այն բոլոր ոլորտները, որոնցում այս գլոբալ տեխնոլոգիան կարող է զգալիորեն ազդել տեխնոլոգիական առաջընթացի վրա: Մենք կարող ենք նշել դրանցից ընդամենը մի քանիսը.

- նանոէլեկտրոնիկայի և նանոֆոտոնիկայի տարրեր (կիսահաղորդչային տրանզիստորներ և լազերներ.
- լուսանկարչական դետեկտորներ; Արևային բջիջներ; տարբեր սենսորներ);
- գերխիտ տեղեկատվության ձայնագրման սարքեր;
- հեռահաղորդակցության, տեղեկատվական և հաշվողական տեխնոլոգիաներ. սուպերհամակարգիչներ;
- վիդեո սարքավորումներ - հարթ էկրաններ, մոնիտորներ, վիդեո պրոյեկտորներ;
- մոլեկուլային էլեկտրոնային սարքեր, ներառյալ անջատիչներ և էլեկտրոնային սխեմաներ մոլեկուլային մակարդակում.
- նանոլիտոգրաֆիա և նանոիմպրինտինգ;
- վառելիքի բջիջներ և էներգիայի պահպանման սարքեր;
- միկրո և նանոմեխանիկայի սարքեր, ներառյալ մոլեկուլային շարժիչներ և նանոմարժիչներ, նանոռոբոտներ.
- նանոքիմիա և կատալիզ, ներառյալ այրման հսկողությունը, ծածկույթը, էլեկտրաքիմիան և դեղագործությունը.
- ավիացիոն, տիեզերական և պաշտպանական ծրագրեր;
- շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի սարքեր;
- դեղերի և սպիտակուցների նպատակային առաքում, բիոպոլիմերներ և կենսաբանական հյուսվածքների բուժում, կլինիկական և բժշկական ախտորոշում, արհեստական ​​մկանների, ոսկորների ստեղծում, կենդանի օրգանների իմպլանտացիա.
- բիոմեխանիկա; գենոմիկա; կենսաինֆորմատիկա; բիոգործիքավորում;
- քաղցկեղածին հյուսվածքների, պաթոգենների և կենսաբանական վնասակար նյութերի գրանցում և նույնականացում.
- անվտանգություն գյուղատնտեսության և սննդի արտադրության մեջ.

Համակարգիչներ և միկրոէլեկտրոնիկա

Նանոհամակարգիչ— էլեկտրոնային (մեխանիկական, կենսաքիմիական, քվանտային) տեխնոլոգիաների վրա հիմնված հաշվողական սարք՝ մի քանի նանոմետրի կարգի տրամաբանական տարրերի չափերով։ Ինքը՝ նանոտեխնոլոգիայի հիման վրա մշակված համակարգիչը, նույնպես մանրադիտակային չափեր ունի։

ԴՆԹ համակարգիչ- հաշվողական համակարգ, որն օգտագործում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլների հաշվողական հնարավորությունները: Biomolecular computing-ը ԴՆԹ-ի կամ ՌՆԹ-ի հետ այս կամ այն ​​կերպ առնչվող տարբեր տեխնիկայի հավաքական անվանումն է: ԴՆԹ-ի հաշվարկում տվյալները ներկայացված են ոչ թե զրոների և միավորների տեսքով, այլ ԴՆԹ-ի պարույրի հիման վրա կառուցված մոլեկուլային կառուցվածքի տեսքով։ Տվյալները կարդալու, պատճենելու և կառավարելու համար նախատեսված ծրագրերի դերը կատարվում է հատուկ ֆերմենտների միջոցով:

Ատոմային ուժի մանրադիտակ- բարձր լուծաչափով սկանավորող զոնդի մանրադիտակ, որը հիմնված է հետազոտվող նմուշի մակերեսի հետ կանթեղային ասեղի (զոնդի) փոխազդեցության վրա: Ի տարբերություն սկանավորող թունելային մանրադիտակի (STM), այն կարող է ուսումնասիրել ինչպես հաղորդող, այնպես էլ ոչ հաղորդիչ մակերեսները նույնիսկ հեղուկի շերտի միջով, ինչը հնարավորություն է տալիս աշխատել օրգանական մոլեկուլների (ԴՆԹ) հետ: Ատոմային ուժային մանրադիտակի տարածական լուծաչափը կախված է շղթայի չափից և ծայրի կորությունից։ Բանաձևը հասնում է ատոմային հորիզոնական և զգալիորեն գերազանցում է այն ուղղահայաց:

Անտենա-օսցիլյատոր- 2005 թվականի փետրվարի 9-ին Բոստոնի համալսարանի լաբորատորիայում ձեռք է բերվել մոտ 1 մկմ չափսերով ալեհավաք-օսցիլյատոր։ Այս սարքն ունի 5000 միլիոն ատոմ և ունակ է տատանվել 1,49 գիգահերց հաճախականությամբ, ինչը թույլ է տալիս հսկայական քանակությամբ տեղեկատվություն փոխանցել։

Նանոբժշկություն և դեղագործական արդյունաբերություն

Ուղղություն ժամանակակից բժշկության մեջ, որը հիմնված է նանոմոլեկուլային մակարդակում մարդու կենսաբանական համակարգերը հետևելու, նախագծելու և փոփոխելու համար նանոնյութերի և նանոօբյեկտների եզակի հատկությունների օգտագործման վրա:

ԴՆԹ նանոտեխնոլոգիա- օգտագործել ԴՆԹ-ի և նուկլեինաթթվի մոլեկուլների հատուկ հիմքեր՝ դրանց հիման վրա հստակ սահմանված կառուցվածքներ ստեղծելու համար:

Դեղերի մոլեկուլների և հստակ սահմանված ձևի դեղաբանական պատրաստուկների արդյունաբերական սինթեզ (բիս-պեպտիդներ):

2000 թվականի սկզբին նանոմասնիկների տեխնոլոգիայի արագ առաջընթացը խթան հաղորդեց նանոտեխնոլոգիայի նոր բնագավառի զարգացմանը. նանոպլազմոնիկա. Պարզվեց, որ հնարավոր է էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը փոխանցել մետաղական նանոմասնիկների շղթայի երկայնքով՝ օգտագործելով պլազմոնի տատանումների գրգռումը։

Ռոբոտաշինություն

Նանորոբոտներ- ռոբոտներ, որոնք ստեղծված են նանոնյութերից և չափերով համեմատելի են մոլեկուլի հետ՝ շարժման, տեղեկատվության մշակման և փոխանցման և ծրագրերի իրականացման գործառույթներով: Նանորոբոտներ, որոնք ունակ են ստեղծել իրենց պատճենները, այսինքն. ինքնավերարտադրումը կոչվում են վերարտադրիչներ:

Ներկայումս արդեն ստեղծվել են սահմանափակ շարժունակությամբ էլեկտրամեխանիկական նանո սարքեր, որոնք կարելի է համարել նանոռոբոտների նախատիպեր։

Մոլեկուլային ռոտորներ- սինթետիկ նանո չափի շարժիչներ, որոնք ունակ են պտտվող ոլորող մոմենտ առաջացնել, երբ դրանց վրա կիրառվում է բավարար էներգիա:

Ռուսաստանի տեղը նանոտեխնոլոգիաներ մշակող և արտադրող երկրների շարքում

Նանոտեխնոլոգիայի ոլորտում ընդհանուր ներդրումների առումով համաշխարհային առաջատարներն են ԵՄ երկրները, Ճապոնիան և ԱՄՆ-ը։ Վերջին շրջանում այս ոլորտում ներդրումները զգալիորեն ավելացրել են Ռուսաստանը, Չինաստանը, Բրազիլիան և Հնդկաստանը։ Ռուսաստանում «2008-2010 թվականներին Ռուսաստանի Դաշնությունում նանոարդյունաբերական ենթակառուցվածքների զարգացում» ծրագրով ֆինանսավորման չափը կկազմի 27,7 միլիարդ ռուբլի:

Լոնդոնում գործող Cientifica հետազոտական ​​ընկերության վերջին (2008) զեկույցը, որը կոչվում է Nanotechnology Outlook Report, բառացիորեն նկարագրում է ռուսական ներդրումները հետևյալ կերպ. »

Նանոտեխնոլոգիայի բնագավառներում կան ոլորտներ, որտեղ ռուս գիտնականները դարձել են առաջինն աշխարհում՝ ստանալով արդյունքներ, որոնք հիմք դրեցին գիտական ​​նոր ուղղությունների զարգացմանը:

Դրանց թվում են գերդիսպերս նանոնյութերի արտադրությունը, մեկէլեկտրոնային սարքերի նախագծումը, ինչպես նաև ատոմային ուժի և սկանավորող զոնդային մանրադիտակի ոլորտում աշխատանքը։ Միայն Սանկտ Պետերբուրգի XII տնտեսական ֆորումի շրջանակներում անցկացված հատուկ ցուցահանդեսում (2008 թ.) ներկայացվել է միանգամից 80 կոնկրետ զարգացում։

Ռուսաստանն արդեն արտադրում է մի շարք նանոարտադրանքներ, որոնք շուկայում պահանջարկ ունեն՝ նանոմեմբրաններ, նանոփոշիներ, նանոխողովակներ։ Սակայն, ըստ փորձագետների, նանոտեխնոլոգիական զարգացումների առևտրայնացման հարցում Ռուսաստանը տասը տարով հետ է մնում ԱՄՆ-ից և այլ զարգացած երկրներից։

Նյութը պատրաստվել է բաց աղբյուրներից ստացված տեղեկատվության հիման վրա

) — Այս տերմինը ներկայումս չունի միասնական, համընդհանուր ընդունված սահմանում: «Նանոտեխնոլոգիա» տերմինով RUSNANO-ն հասկանում է տեխնոլոգիական մեթոդների և տեխնիկայի մի շարք, որոնք օգտագործվում են նյութերի, սարքերի և համակարգերի ուսումնասիրության, նախագծման և արտադրության մեջ, ներառյալ կառուցվածքի, քիմիական կազմի և դրանց առանձին նանոտարրերի փոխազդեցությունը (հետ 100 նմ և ավելի փոքր չափեր՝ համաձայն չափումներից առնվազն մեկի), որոնք հանգեցնում են արդյունքի արտադրանքի լրացուցիչ գործառնական և/կամ սպառողական բնութագրերի և հատկությունների բարելավմանը կամ առաջացմանը:

Նկարագրություն

«Նանոտեխնոլոգիա» տերմինն առաջին անգամ օգտագործվել է պրոֆեսորի կողմից 1974 թվականին Տոկիոյում կայացած միջազգային կոնֆերանսի «Նանոտեխնոլոգիայի հիմնական հայեցակարգի մասին» զեկույցում: Սկզբում «նանոտեխնոլոգիա» տերմինն օգտագործվում էր նեղ իմաստով և նշանակում էր մի շարք գործընթացներ: որոնք ապահովում են բարձր ճշգրտության մշակում՝ օգտագործելով բարձր էներգիայի էլեկտրոններ, ֆոտոններ և իոններ, թաղանթների նստեցում և ծայրահեղ բարակ: Ներկայումս «նանոտեխնոլոգիա» տերմինն օգտագործվում է լայն իմաստով՝ ընդգրկելով և համատեղելով տեխնոլոգիական գործընթացները, տեխնիկան և մեքենաները և մեխանիզմները, որոնք նախատեսված են մի քանի նանոմետրի մասշտաբով ծայրահեղ ճշգրիտ գործողություններ կատարելու համար:

Նանոտեխնոլոգիայի օբյեկտները կարող են լինել ինչպես ուղղակիորեն ցածրաչափ օբյեկտներ, որոնց չափսերը բնորոշ են նանոռանգին առնվազն մեկ հարթության մեջ (նանոֆիլմեր), այնպես էլ մակրոսկոպիկ օբյեկտներ (նյութեր, սարքերի և համակարգերի առանձին տարրեր), որոնց կառուցվածքը վերահսկվում է և փոփոխվում: առանձին նանոտարրերի մակարդակով լուծմամբ։ Սարքերը կամ համակարգերը համարվում են նանոտեխնոլոգիայով արտադրված, եթե դրանց հիմնական բաղադրիչներից առնվազն մեկը նանոտեխնոլոգիայի օբյեկտ է, այսինքն՝ կա տեխնոլոգիական գործընթացի առնվազն մեկ փուլ, որի արդյունքը նանոտեխնոլոգիայի օբյեկտ է։

Հեղինակներ

• Գոլդտ Իլյա Վալերիևիչ
• Գուսև Ալեքսանդր Իվանովիչ

Աղբյուրներ

1. Գուսև Ա.Ի. Նանոնյութեր, նանոկառուցվածքներ, նանոտեխնոլոգիաներ. - M.: Fizmatlit, 2007. - 416 p.
2. Gusev A. I., Rempel A. A. Nanocrystalline Materials. - Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. - 351 p.

Նանոտեխնոլոգիան հիմնարար և կիրառական գիտության և տեխնոլոգիայի ոլորտ է, որը վերաբերում է տեսական հիմնավորման, հետազոտության, վերլուծության և սինթեզի գործնական մեթոդների, ինչպես նաև տվյալ ատոմային կառուցվածքով արտադրանքի արտադրության և օգտագործման մեթոդների հետ՝ անհատների վերահսկվող մանիպուլյացիայի միջոցով: ատոմներ և մոլեկուլներ.

Պատմություն

Շատ աղբյուրներ, հիմնականում անգլերեն լեզվով, մեթոդների առաջին հիշատակումը, որոնք հետագայում կկոչվեն նանոտեխնոլոգիա, կապում են Ռիչարդ Ֆեյնմանի հայտնի ելույթի հետ՝ «There’s Plenty of the Bottom», որը նա արեց 1959 թվականին Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտում ամենամյա հանդիպման ժամանակ: Ամերիկյան ֆիզիկական ընկերություն. Ռիչարդ Ֆեյնմանը առաջարկեց, որ հնարավոր է մեխանիկորեն տեղափոխել առանձին ատոմներ՝ օգտագործելով համապատասխան չափի մանիպուլյատոր, համենայն դեպս, նման գործընթացը չի հակասի ֆիզիկայի օրենքներին, որոնք այսօր հայտնի են:

Նա առաջարկեց այս մանիպուլյատորն անել հետեւյալ կերպ. Պետք է կառուցել մի մեխանիզմ, որը կստեղծի իր կրկնօրինակը, միայն մի կարգով փոքր: Ստեղծված փոքր մեխանիզմը կրկին պետք է ստեղծի իր կրկնօրինակը, կրկին մեծության կարգը ավելի փոքր, և այսպես շարունակ, մինչև մեխանիզմի չափերը համարժեք լինեն մեկ ատոմի կարգի չափերին: Այս դեպքում անհրաժեշտ կլինի փոփոխություններ կատարել այս մեխանիզմի կառուցվածքում, քանի որ մակրոկոսմում գործող գրավիտացիոն ուժերը ավելի ու ավելի քիչ ազդեցություն կունենան, իսկ միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների ուժերը և վան դեր Վալսի ուժերը ավելի ու ավելի կազդեն մակրոտիեզերքի աշխատանքի վրա։ մեխանիզմը։

Վերջին փուլը. արդյունքում մեխանիզմը կհավաքի իր պատճենը առանձին ատոմներից: Սկզբունքորեն, նման օրինակների թիվն անսահմանափակ է, կարճ ժամանակում հնարավոր կլինի ստեղծել նման մեքենաների կամայական քանակություն։ Այս մեքենաները կկարողանան մակրո-իրեր հավաքել նույն կերպ՝ ատոմային հավաքման միջոցով։ Սա շատ ավելի էժան կդարձնի իրերը. նման ռոբոտներին (նանոռոբոտներին) պետք է տրվի միայն անհրաժեշտ քանակությամբ մոլեկուլներ և էներգիա և գրի ծրագիր՝ անհրաժեշտ իրերը հավաքելու համար: Առայժմ ոչ ոք չի կարողացել հերքել այդ հնարավորությունը, բայց դեռ ոչ մեկին չի հաջողվել նման մեխանիզմներ ստեղծել։ Այս հնարավորության տեսական ուսումնասիրության ընթացքում ի հայտ եկան դատաստանի օրվա հիպոթետիկ սցենարներ, որոնք ենթադրում են, որ նանոռոբոտները կլանեն Երկրի ողջ կենսազանգվածը՝ իրականացնելով իրենց ինքնավերարտադրման ծրագիրը (այսպես կոչված «գորշ գո» կամ «գորշ ցեխ»):

Ատոմային մակարդակում օբյեկտների ուսումնասիրության հնարավորության մասին առաջին ենթադրությունները կարելի է գտնել Իսահակ Նյուտոնի «Opticks» գրքում, որը հրատարակվել է 1704 թվականին: Գրքում Նյուտոնը հույս է հայտնում, որ ապագա մանրադիտակները մի օր կկարողանան բացահայտել «մարմինների գաղտնիքները»։

«Նանոտեխնոլոգիա» տերմինն առաջին անգամ օգտագործվել է Նորիո Տանիգուչիի կողմից 1974 թվականին։ Նա օգտագործել է այս տերմինը՝ նկարագրելու մի քանի նանոմետր չափի արտադրանքի արտադրությունը։ 1980-ականներին տերմինն օգտագործել է Էրիկ Կ. Դրեքսլերը իր «Արարման շարժիչներ. Նանոտեխնոլոգիայի գալիք դարաշրջանը և նանոհամակարգեր. մոլեկուլային մեքենաներ, արտադրություն և հաշվարկ» գրքերում:

Ի՞նչ կարող է անել նանոտեխնոլոգիան:

Ահա միայն որոշ ոլորտներ, որոնցում նանոտեխնոլոգիան խոստանում է բեկումներ.

Դեղ

Նանոսենսորները առաջընթաց կապահովեն հիվանդությունների վաղ ախտորոշման գործում։ Սա կբարձրացնի ձեր վերականգնման հնարավորությունները: Մենք կարող ենք հաղթել քաղցկեղին և այլ հիվանդություններին։ Հին քաղցկեղի դեղամիջոցները ոչնչացնում էին ոչ միայն հիվանդ բջիջները, այլև առողջները։ Նանոտեխնոլոգիայի օգնությամբ դեղամիջոցն անմիջապես կհասցվի հիվանդ բջիջ։

ԴՆԹ նանոտեխնոլոգիա– օգտագործել ԴՆԹ-ի և նուկլեինաթթվի մոլեկուլների հատուկ հիմքեր՝ դրանց հիման վրա հստակ սահմանված կառուցվածքներ ստեղծելու համար: Դեղերի մոլեկուլների և հստակ սահմանված ձևի դեղաբանական պատրաստուկների արդյունաբերական սինթեզ (բիս-պեպտիդներ):

2000 թվականի սկզբին նանո-չափի մասնիկների արտադրության տեխնոլոգիայի արագ առաջընթացի շնորհիվ խթան տրվեց նանոտեխնոլոգիայի նոր բնագավառի զարգացմանը՝ նանոպլազմոնիկա. Պարզվեց, որ հնարավոր է էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը փոխանցել մետաղական նանոմասնիկների շղթայի երկայնքով՝ օգտագործելով պլազմոնի տատանումների գրգռումը։

Շինարարություն

Շենքերի շինությունների նանոսենսորները կհետևեն դրանց ամրությանը և կհայտնաբերեն դրանց ամբողջականությանը սպառնացող ցանկացած վտանգ: Նանոտեխնոլոգիայով կառուցված օբյեկտները կարող են հինգ անգամ ավելի երկար ծառայել, քան ժամանակակից կառույցները: Տները կհարմարվեն բնակիչների կարիքներին՝ զովացնելով նրանց ամռանը և տաքացնելով ձմռանը:

Էներգիա

Մենք ավելի քիչ կախված կլինենք նավթից ու գազից. Ժամանակակից արևային մարտկոցներն ունեն մոտ 20% արդյունավետություն։ Նանոտեխնոլոգիայի կիրառմամբ այն կարող է աճել 2-3 անգամ։ Տանիքի և պատերի բարակ նանոֆիլմերը կարող են էներգիա ապահովել ամբողջ տան համար (եթե, իհարկե, բավականաչափ արև կա):

Մեքենաշինություն

Բոլոր մեծածավալ սարքավորումները կփոխարինվեն ռոբոտներով՝ հեշտությամբ կառավարվող սարքերով: Նրանք կկարողանան ստեղծել ատոմների ու մոլեկուլների մակարդակով ցանկացած մեխանիզմ։ Մեքենաների արտադրության համար կօգտագործվեն նոր նանոնյութեր, որոնք կարող են նվազեցնել շփումը, պաշտպանել մասերը վնասից և խնայել էներգիան։ Սրանք ոչ բոլոր ոլորտներն են, որտեղ նանոտեխնոլոգիան կարող է (և կկիրառվի): Գիտնականները կարծում են, որ նանոտեխնոլոգիայի առաջացումը նոր գիտատեխնիկական հեղափոխության սկիզբն է, որը մեծապես կփոխի աշխարհը 21-րդ դարում։ Հարկ է նշել, սակայն, որ նանոտեխնոլոգիան այնքան էլ արագ չի մտնում իրական պրակտիկա։ Ոչ շատ սարքեր (հիմնականում էլեկտրոնիկա) աշխատում են «nano»: Սա մասամբ պայմանավորված է նանոտեխնոլոգիայի բարձր գնով և նանոտեխնոլոգիական արտադրանքի ցածր եկամտաբերությամբ:

Հավանաբար, մոտ ապագայում նանոտեխնոլոգիայի օգնությամբ կստեղծվեն բարձր տեխնոլոգիական, շարժական, հեշտությամբ կառավարվող սարքեր, որոնք հաջողությամբ կփոխարինեն այսօրվա ավտոմատացված, բայց դժվար կառավարվող ու ծանր տեխնիկան։ Օրինակ, ժամանակի ընթացքում համակարգչային կառավարվող բիոռոբոտները կկարողանան կատարել ներկայիս մեծածավալ պոմպակայանների գործառույթները:

• ԴՆԹ համակարգիչ– հաշվողական համակարգ, որն օգտագործում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլների հաշվողական հնարավորությունները: Biomolecular computing-ը ԴՆԹ-ի կամ ՌՆԹ-ի հետ այս կամ այն ​​կերպ առնչվող տարբեր տեխնիկայի հավաքական անվանումն է: ԴՆԹ-ի հաշվարկում տվյալները ներկայացված են ոչ թե զրոների և միավորների տեսքով, այլ ԴՆԹ-ի պարույրի հիման վրա կառուցված մոլեկուլային կառուցվածքի տեսքով։ Տվյալները կարդալու, պատճենելու և կառավարելու համար նախատեսված ծրագրերի դերը կատարվում է հատուկ ֆերմենտների միջոցով:
• Ատոմային ուժի մանրադիտակ– բարձր լուծաչափով սկանավորող զոնդային մանրադիտակ, որը հիմնված է հետազոտվող նմուշի մակերեսի հետ կանթեղային ասեղի (զոնդի) փոխազդեցության վրա: Ի տարբերություն սկանավորող թունելային մանրադիտակի (STM), այն կարող է ուսումնասիրել ինչպես հաղորդող, այնպես էլ ոչ հաղորդիչ մակերեսները նույնիսկ հեղուկի շերտի միջով, ինչը հնարավորություն է տալիս աշխատել օրգանական մոլեկուլների (ԴՆԹ) հետ: Ատոմային ուժային մանրադիտակի տարածական լուծաչափը կախված է շղթայի չափից և ծայրի կորությունից։ Բանաձևը հասնում է ատոմային հորիզոնական և զգալիորեն գերազանցում է այն ուղղահայաց:
• Անտենա-օսցիլյատոր– 2005 թվականի փետրվարի 9-ին Բոստոնի համալսարանի լաբորատորիայում ձեռք է բերվել մոտ 1 մկմ չափսերով ալեհավաք-օսցիլյատոր։ Այս սարքն ունի 5000 միլիոն ատոմ և ունակ է տատանվել 1,49 գիգահերց հաճախականությամբ, ինչը թույլ է տալիս հսկայական քանակությամբ տեղեկատվություն փոխանցել։

Զարմանալի ներուժով 10 նանոտեխնոլոգիաներ

Փորձեք հիշել որոշ կանոնական գյուտ: Հավանաբար, ինչ-որ մեկը հիմա պատկերացրել է անիվ, ինչ-որ մեկը ինքնաթիռ, իսկ մեկը՝ iPod: Ձեզանից քանի՞սն է մտածել բոլորովին նոր սերնդի` նանոտեխնոլոգիայի գյուտի մասին: Այս աշխարհը քիչ է ուսումնասիրված, բայց ունի անհավատալի ներուժ, որը կարող է մեզ իսկապես ֆանտաստիկ բաներ տալ: Զարմանալի բան. նանոտեխնոլոգիայի ոլորտը գոյություն չուներ մինչև 1975 թվականը, թեև գիտնականները սկսել են աշխատել այս ոլորտում շատ ավելի վաղ:

Մարդու անզեն աչքը կարողանում է ճանաչել մինչև 0,1 միլիմետր չափի առարկաներ։ Այսօր մենք կխոսենք տասը գյուտերի մասին, որոնք 100000 անգամ փոքր են։

Էլեկտրահաղորդիչ հեղուկ մետաղ

Էլեկտրաէներգիայի միջոցով կարելի է պատրաստել պարզ հեղուկ մետաղական համաձուլվածք՝ գալիումի, իրիդիումի և անագի՝ Պետրիի ափսեի ներսում բարդ ձևեր կամ քամու շրջանակներ ձևավորելու համար: Որոշակի հավանականությամբ կարելի է ասել, որ դա այն նյութն է, որից ստեղծվել է հայտնի T-1000 սերիայի կիբորգը, որը մենք կարող էինք տեսնել Տերմինատոր 2-ում։

«Փափուկ համաձուլվածքն իրեն պահում է խելացի ձևի պես, որը կարող է անհրաժեշտության դեպքում դեֆորմացվել ինքն իրեն՝ հաշվի առնելով շրջակա միջավայրի փոփոխվող տարածությունը, որով այն շարժվում է: Ճիշտ այնպես, ինչպես կարող է անել հայտնի գիտաֆանտաստիկ ֆիլմի կիբորգը», - ասում է Ջին Լին Ցինհուա համալսարանից, այս նախագծում ներգրավված հետազոտողներից մեկը:

Այս մետաղը բիոմիմետիկ է, այսինքն՝ ընդօրինակում է կենսաքիմիական ռեակցիաները, թեև ինքնին կենսաբանական նյութ չէ։

Այս մետաղը կարելի է կառավարել էլեկտրական լիցքաթափումներով: Այնուամենայնիվ, այն ինքնին կարող է ինքնուրույն շարժվել՝ առաջացող բեռի անհավասարակշռության պատճառով, որը առաջանում է այս մետաղական համաձուլվածքի յուրաքանչյուր կաթիլի առջևի և հետևի ճնշման տարբերությամբ: Եվ չնայած գիտնականները կարծում են, որ այս գործընթացը կարող է լինել քիմիական էներգիան մեխանիկական էներգիայի վերածելու բանալին, մոլեկուլային նյութը շուտով չի օգտագործվի չար կիբորգներ կառուցելու համար: Ամբողջ «կախարդական» գործընթացը կարող է տեղի ունենալ միայն նատրիումի հիդրօքսիդի կամ աղի լուծույթի մեջ:

Նանոպլաստիկա

Յորքի համալսարանի գիտնականներն աշխատում են հատուկ պլաստմասսաների մշակման վրա, որոնք նախատեսված կլինեն մարմնի ներսում բոլոր անհրաժեշտ դեղամիջոցները հասցնելու համար՝ առանց ասեղների և ներարկիչների օգտագործման: Կպչունները, որոնք բավականին նորմալ չափս ունեն, կպչում են ձեր ձեռքին և ձեր մարմնի ներսում փոխանցում դեղամիջոցի նանոմասնիկների որոշակի չափաբաժին (բավականաչափ փոքր՝ մազերի ֆոլիկուլները ներթափանցելու համար): Նանոմասնիկները (յուրաքանչյուրը 20 նանոմետրից պակաս չափով) իրենք կհայտնաբերեն վնասակար բջիջները, կսպանեն դրանք և բնական գործընթացների արդյունքում կվերացվեն մարմնից այլ բջիջների հետ միասին:

Գիտնականները նշում են, որ ապագայում նման նանոկարկատերը կարող են օգտագործվել Երկրի ամենասարսափելի հիվանդություններից մեկի՝ քաղցկեղի դեմ պայքարում։ Ի տարբերություն քիմիաթերապիայի, որը հաճախ բուժման անբաժանելի մասն է նման դեպքերում, նանոկարկատերը կկարողանան առանձին-առանձին գտնել և ոչնչացնել քաղցկեղի բջիջները՝ առողջ բջիջները թողնելով անձեռնմխելի: Nanopatch նախագիծը կոչվում է NanJect: Դրա զարգացումն իրականացվում է Աթիֆ Սայեդի և Զաքարիա Հուսեյնի կողմից, ովքեր 2013 թվականին, դեռ ուսանող լինելով, ստացան անհրաժեշտ հովանավորությունը՝ որպես դրամահավաք արշավի մի մաս:

Նանոֆիլտր ջրի համար

Երբ այս թաղանթը օգտագործվում է չժանգոտվող պողպատից նուրբ ցանցի հետ համատեղ, յուղը վանվում է, այդ հատվածի ջուրը մնում է մաքուր մաքուր:

Հետաքրքիր է, որ նանոֆիլմ ստեղծելու համար գիտնականները ոգեշնչվել են հենց բնության կողմից: Լոտոսի տերևները, որոնք հայտնի են նաև որպես ջրաշուշան, ունեն նանոֆիլմի հակառակ հատկությունները. յուղի փոխարեն նրանք վանում են ջուրը: Սա առաջին դեպքը չէ, երբ գիտնականները լրտեսում են այս զարմանահրաշ բույսերին՝ նրանց նույնքան զարմանալի հատկությունների համար: Սա հանգեցրեց, օրինակ, 2003 թվականին գերհիդրոֆոբ նյութերի ստեղծմանը: Ինչ վերաբերում է նանոֆիլմին, հետազոտողները փորձում են ստեղծել այնպիսի նյութ, որը նմանակում է ջրաշուշանների մակերեսին և հարստացնում այն ​​հատուկ մաքրող նյութի մոլեկուլներով։ Ծածկույթն ինքնին անտեսանելի է մարդու աչքի համար: Այն արտադրելը էժան կլինի՝ մոտ $1 մեկ քառակուսի ոտնաչափի համար:

Օդը մաքրող սարք սուզանավերի համար

Դժվար թե որևէ մեկը մտածեր, թե ինչպիսի օդային սուզանավերի անձնակազմերը պետք է շնչեն, բացի անձնակազմի անդամներից: Մինչդեռ օդը ածխաթթու գազից մաքրելը պետք է անհապաղ կատարվի, քանի որ մեկ նավարկության ընթացքում նույն օդը հարյուրավոր անգամներ պետք է անցնի սուզանավի թեթեւ անձնակազմով։ Օդը ածխաթթու գազից մաքրելու համար օգտագործվում են ամիններ, որոնք շատ տհաճ հոտ ունեն։ Այս խնդիրը լուծելու համար ստեղծվել է մաքրման տեխնոլոգիա, որը կոչվում է SAMMS (Մեզոպորային հենարանների վրա ինքնահավաքված միաշերտերի հապավումը): Նա առաջարկում է օգտագործել հատուկ նանոմասնիկներ, որոնք տեղադրված են կերամիկական հատիկների ներսում: Նյութը ծակոտկեն կառուցվածք ունի, որի շնորհիվ կլանում է ավելորդ ածխաթթու գազը։ SAMMS-ի մաքրման տարբեր տեսակները փոխազդում են օդի, ջրի և հողի տարբեր մոլեկուլների հետ, սակայն մաքրման այս բոլոր տարբերակները աներևակայելի արդյունավետ են: Այս ծակոտկեն կերամիկական հատիկներից ընդամենը մեկ ճաշի գդալ բավական է մեկ ֆուտբոլի դաշտին հավասար տարածք մաքրելու համար:

Նանոհաղորդիչներ

Հյուսիսարևմտյան համալսարանի (ԱՄՆ) գիտնականները պարզել են, թե ինչպես կարելի է ստեղծել նանոմաշտաբով էլեկտրական հաղորդիչ: Այս հաղորդիչը կոշտ և դիմացկուն նանոմասնիկ է, որը կարող է կազմաձևվել տարբեր հակառակ ուղղություններով էլեկտրական հոսանք փոխանցելու համար: Հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ յուրաքանչյուր նման նանոմասնիկ կարող է ընդօրինակել «ուղղիչների, անջատիչների և դիոդների» աշխատանքը: Յուրաքանչյուր 5 նանոմետր հաստությամբ մասնիկ պատված է դրական լիցքավորված քիմիական նյութով և շրջապատված է բացասական լիցքավորված ատոմներով։ Էլեկտրական լիցքաթափման կիրառումը վերակազմավորում է նանոմասնիկների շուրջ բացասական լիցքավորված ատոմները:

Տեխնոլոգիայի ներուժը, ինչպես նշում են գիտնականները, աննախադեպ է։ Դրա հիման վրա հնարավոր է ստեղծել նյութեր, որոնք «կարող են ինքնուրույն փոփոխվել՝ համապատասխան համակարգչային հաշվողական կոնկրետ առաջադրանքներին»։ Այս նանոնյութի օգտագործումը իրականում «վերծրագրավորելու» է ապագայի էլեկտրոնիկան: Սարքավորումների արդիականացումը կդառնա նույնքան հեշտ, որքան ծրագրային ապահովման թարմացումը:

Նանոտեխնոլոգիա լիցքավորիչ

Երբ այս բանը ստեղծվի, դուք այլևս կարիք չեք ունենա օգտագործել լարային լիցքավորիչներ: Նոր նանոտեխնոլոգիան աշխատում է սպունգի պես, բայց հեղուկը չի կլանում։ Այն կլանում է կինետիկ էներգիան շրջակա միջավայրից և ուղղում այն ​​անմիջապես ձեր սմարթֆոնի մեջ: Տեխնոլոգիան հիմնված է պիեզոէլեկտրական նյութի օգտագործման վրա, որը արտադրում է էլեկտրաէներգիա մեխանիկական սթրեսի պայմաններում: Նյութը օժտված է նանոսկոպիկ ծակոտիներով, որոնք այն վերածում են ճկուն սպունգի։

Այս սարքի պաշտոնական անվանումն է «նանոգեներատոր»: Նման նանոգեներատորները մի օր կարող են դառնալ մոլորակի յուրաքանչյուր սմարթֆոնի կամ յուրաքանչյուր մեքենայի վահանակի մի մասը, և, հնարավոր է, հագուստի յուրաքանչյուր գրպանի մի մասը. գաջեթները կլիցքավորվեն անմիջապես դրա մեջ: Բացի այդ, տեխնոլոգիան ավելի մեծ մասշտաբով օգտագործելու ներուժ ունի, օրինակ՝ արդյունաբերական սարքավորումներում: Համենայն դեպս այդպես են կարծում Վիսկոնսին-Մեդիսոնի համալսարանի գիտնականները, ովքեր ստեղծել են այս զարմանահրաշ նանոսպունգը:

Արհեստական ​​ցանցաթաղանթ

Իսրայելական Nano Retina ընկերությունը մշակում է ինտերֆեյս, որն ուղղակիորեն կմիանա աչքի նեյրոններին և նյարդային մոդելավորման արդյունքը կփոխանցի ուղեղ՝ փոխարինելով ցանցաթաղանթը և վերականգնելով տեսողությունը մարդկանց։

Կույր հավի վրա կատարված փորձը ցույց տվեց ծրագրի հաջողության հույսը: Նանոֆիլմը հավին թույլ է տվել տեսնել լույսը: Ճիշտ է, մարդկանց տեսողությունը վերականգնելու համար արհեստական ​​ցանցաթաղանթի մշակման վերջին փուլը դեռ հեռու է, բայց այս ուղղությամբ առաջընթացը չի կարող չուրախացնել։ Nano Retina-ն միակ ընկերությունը չէ, որը զբաղվում է նման զարգացումներով, սակայն նրանց տեխնոլոգիան է, որ ներկայումս թվում է ամենահեռանկարային, արդյունավետ և հարմարվողական: Վերջին կետն ամենակարևորն է, քանի որ խոսքը գնում է ապրանքի մասին, որը ինտեգրվելու է ինչ-որ մեկի աչքին։ Նմանատիպ զարգացումները ցույց են տվել, որ պինդ նյութերը պիտանի չեն նման նպատակների համար։

Քանի որ տեխնոլոգիան մշակվում է նանոտեխնոլոգիական մակարդակում, այն վերացնում է մետաղի և լարերի օգտագործումը, ինչպես նաև խուսափում է նմանակված պատկերի ցածր լուծաչափից:

Փայլուն հագուստ

Շանհայի գիտնականները մշակել են ռեֆլեկտիվ թելեր, որոնք կարող են օգտագործվել հագուստի արտադրության մեջ։ Յուրաքանչյուր թելի հիմքը շատ բարակ չժանգոտվող պողպատից մետաղալար է, որը պատված է հատուկ նանոմասնիկներով, էլեկտրալյումինեսցենտ պոլիմերի շերտով և թափանցիկ նանոխողովակների պաշտպանիչ պատյանով։ Արդյունքը շատ թեթև և ճկուն թելեր են, որոնք կարող են փայլել սեփական էլեկտրաքիմիական էներգիայի ազդեցության տակ։ Միեւնույն ժամանակ, նրանք աշխատում են շատ ավելի ցածր հզորությամբ, համեմատած սովորական LED-ների հետ:

Տեխնոլոգիայի թերությունն այն է, որ թելերի «թեթև պահուստը» դեռ բավարար է մի քանի ժամով։ Այնուամենայնիվ, նյութը մշակողները լավատեսորեն հավատում են, որ կկարողանան ավելացնել իրենց արտադրանքի «ռեսուրսը» առնվազն հազար անգամ: Եթե ​​նույնիսկ հաջողվի, մեկ այլ թերության լուծումը մնում է հարցականի տակ։ Նման նանաթելերի հիման վրա հագուստը, ամենայն հավանականությամբ, անհնար կլինի լվանալ։

Նանոասեղներ ներքին օրգանների վերականգնման համար

Նանոպլաստերը, որոնց մասին մենք խոսեցինք վերևում, նախատեսված են հատուկ ասեղները փոխարինելու համար: Իսկ եթե ասեղներն իրենք լինեին ընդամենը մի քանի նանոմետր չափի: Եթե ​​այո, նրանք կարող են փոխել վիրահատության մասին մեր պատկերացումները կամ գոնե զգալիորեն բարելավել այն:

Բոլորովին վերջերս գիտնականները մկների վրա հաջող լաբորատոր թեստեր են անցկացրել: Օգտագործելով փոքրիկ ասեղներ՝ հետազոտողները կարողացան նուկլեինաթթուներ ներմուծել կրծողների օրգանիզմ՝ նպաստելով օրգանների և նյարդային բջիջների վերականգնմանը և դրանով իսկ վերականգնելով կորցրած աշխատանքը: Երբ ասեղները կատարում են իրենց գործառույթը, դրանք մնում են մարմնում և մի քանի օր հետո ամբողջովին քայքայվում են նրա մեջ։ Միևնույն ժամանակ, գիտնականները այս հատուկ նանասեղների միջոցով կրծողների հետևի մկանների արյունատար անոթները վերականգնելու վիրահատությունների ընթացքում ոչ մի կողմնակի ազդեցություն չեն հայտնաբերել:

Եթե ​​հաշվի առնենք մարդկային դեպքերը, ապա նման նանոասեղները կարող են օգտագործվել անհրաժեշտ դեղամիջոցները մարդու օրգանիզմ հասցնելու համար, օրինակ՝ օրգանների փոխպատվաստման ժամանակ։ Հատուկ նյութերը կպատրաստեն փոխպատվաստված օրգանի շուրջ շրջապատող հյուսվածքները արագ վերականգնման և կվերացնեն մերժման հնարավորությունը:

3D քիմիական տպագրություն

Իլինոյսի համալսարանի քիմիկոս Մարտին Բերկը քիմիայի Վիլի Վոնկան է: Օգտագործելով «շինանյութի» մոլեկուլների հավաքածուն տարբեր նպատակների համար՝ նա կարող է ստեղծել հսկայական քանակությամբ տարբեր քիմիական նյութեր՝ օժտված բոլոր տեսակի «զարմանալի և միևնույն ժամանակ բնական հատկություններով»։ Օրինակ, այդպիսի նյութերից մեկը ռատանինն է, որը կարելի է գտնել միայն շատ հազվագյուտ պերուական ծաղիկի մեջ:

Նյութերի սինթեզման ներուժն այնքան մեծ է, որ հնարավոր կլինի արտադրել բժշկության մեջ օգտագործվող մոլեկուլներ՝ LED դիոդների, արևային մարտկոցների և այն քիմիական տարրերի ստեղծման համար, որոնք սինթեզելու համար նույնիսկ մոլորակի լավագույն քիմիկոսներին տարիներ են պահանջվել:

Ներկայիս նախատիպի 3D քիմիական տպիչի հնարավորությունները դեռևս սահմանափակ են։ Նա ունակ է միայն նոր դեղամիջոցներ ստեղծելու։ Այնուամենայնիվ, Բերկը հույս ունի, որ մի օր կկարողանա ստեղծել իր զարմանալի սարքի սպառողական տարբերակը, որը կունենա շատ ավելի մեծ հնարավորություններ։ Միանգամայն հնարավոր է, որ ապագայում նման տպիչները հանդես գան որպես տնային դեղագործների մի տեսակ։

Արդյո՞ք նանոտեխնոլոգիան վտանգ է ներկայացնում մարդու առողջության կամ շրջակա միջավայրի համար:

Նանոմասնիկների բացասական ազդեցության մասին շատ տեղեկություններ չկան։ 2003 թվականին մեկ ուսումնասիրություն ցույց տվեց, որ ածխածնային նանոխողովակները կարող են վնասել մկների և առնետների թոքերը: 2004 թվականի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ ձկների մոտ ֆուլերենները կարող են կուտակվել և ուղեղի վնաս պատճառել: Սակայն երկու ուսումնասիրություններն էլ անսովոր պայմաններում օգտագործել են նյութի մեծ քանակություն: Փորձագետներից մեկի՝ քիմիկոս Քրիստեն Կուլինովսկու (ԱՄՆ) խոսքերով, «նպատակահարմար կլինի սահմանափակել այդ նանոմասնիկների ազդեցությունը, չնայած այն հանգամանքին, որ ներկայումս տեղեկություններ չկան մարդկանց առողջությանը սպառնացող վտանգի մասին»։

Որոշ մեկնաբաններ նաև ենթադրում են, որ նանոտեխնոլոգիայի լայն կիրառումը կարող է հանգեցնել սոցիալական և էթիկական ռիսկերի: Այսպիսով, օրինակ, եթե նանոտեխնոլոգիայի կիրառումը նոր արդյունաբերական հեղափոխություն սկսի, դա կհանգեցնի աշխատատեղերի կորստի: Ավելին, նանոտեխնոլոգիան կարող է փոխել մարդու հայեցակարգը, քանի որ դրա օգտագործումը կօգնի երկարացնել կյանքը և զգալիորեն բարձրացնել օրգանիզմի դիմադրողականությունը։ «Ոչ ոք չի կարող ժխտել, որ բջջային հեռախոսների և ինտերնետի համատարած ընդունումը հսկայական փոփոխություններ է առաջացրել հասարակության մեջ», - ասում է Քրիստեն Կուլինովսկին: «Ո՞վ կհամարձակվի ասել, որ նանոտեխնոլոգիան առաջիկա տարիներին ավելի մեծ ազդեցություն չի ունենա հասարակության վրա»:

Ռուսաստանի տեղը նանոտեխնոլոգիաներ մշակող և արտադրող երկրների շարքում

Նանոտեխնոլոգիայի ոլորտում ընդհանուր ներդրումների առումով համաշխարհային առաջատարներն են ԵՄ երկրները, Ճապոնիան և ԱՄՆ-ը։ Վերջին շրջանում այս ոլորտում ներդրումները զգալիորեն ավելացրել են Ռուսաստանը, Չինաստանը, Բրազիլիան և Հնդկաստանը։ Ռուսաստանում «2008–2010 թվականներին Ռուսաստանի Դաշնությունում նանոարդյունաբերական ենթակառուցվածքների զարգացում» ծրագրով ֆինանսավորման չափը կկազմի 27,7 մլրդ ռուբլի։

Լոնդոնում գործող Cientifica հետազոտական ​​ընկերության վերջին (2008) զեկույցը, որը կոչվում է Nanotechnology Outlook Report, բառացիորեն ասվում է ռուսական ներդրումների մասին.

Նանոտեխնոլոգիայի բնագավառներում կան ոլորտներ, որտեղ ռուս գիտնականները դարձել են առաջինն աշխարհում՝ ստանալով արդյունքներ, որոնք հիմք դրեցին գիտական ​​նոր ուղղությունների զարգացմանը:

Դրանց թվում են գերդիսպերս նանոնյութերի արտադրությունը, մեկէլեկտրոնային սարքերի նախագծումը, ինչպես նաև ատոմային ուժի և սկանավորող զոնդային մանրադիտակի ոլորտում աշխատանքը։ Միայն Սանկտ Պետերբուրգի XII տնտեսական ֆորումի շրջանակներում անցկացված հատուկ ցուցահանդեսում (2008 թ.) ներկայացվել է միանգամից 80 կոնկրետ զարգացում։ Ռուսաստանն արդեն արտադրում է մի շարք նանոարտադրանքներ, որոնք շուկայում պահանջարկ ունեն՝ նանոմեմբրաններ, նանոփոշիներ, նանոխողովակներ։ Սակայն, ըստ փորձագետների, նանոտեխնոլոգիական զարգացումների առևտրայնացման հարցում Ռուսաստանը տասը տարով հետ է մնում ԱՄՆ-ից և այլ զարգացած երկրներից։

Նանոտեխնոլոգիան արվեստում

Ամերիկացի նկարչուհի Նատաշա Վիտա-Մորի մի շարք աշխատանքներ վերաբերում են նանոտեխնոլոգիայի թեմաներին։

Ժամանակակից արվեստում առաջացել է նոր ուղղություն՝ «նանոարվեստ» (նանոարվեստ)՝ արվեստի մի տեսակ, որը կապված է նկարչի կողմից միկրո և նանո չափերի (համապատասխանաբար 10-6 և 10-9 մ) քանդակների (կոմպոզիցիաների) ստեղծման հետ: նյութերի մշակման քիմիական կամ ֆիզիկական պրոցեսների ազդեցության տակ ստացված նանո պատկերների լուսանկարում էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով և սև ու սպիտակ լուսանկարների մշակում գրաֆիկական խմբագրիչում։

Ռուս գրող Ն. Լեսկովի «Լեֆտի» (1881) հայտնի ստեղծագործության մեջ կա մի հետաքրքիր հատված. Նա ասում է, «որպեսզի տեսնեմ, որ յուրաքանչյուր պայտի վրա գրված է արհեստավորի անունը, թե որ ռուս վարպետն է պատրաստել այդ պայտը»։ 5,000,000 անգամ մեծացում ապահովում են ժամանակակից էլեկտրոնային և ատոմային ուժային մանրադիտակները, որոնք համարվում են նանոտեխնոլոգիայի հիմնական գործիքները։ Այսպիսով, գրական հերոս Լեֆտին կարելի է համարել պատմության առաջին «նանոտեխնոլոգիան»։

Ֆեյնմանի 1959-ին իր «There's a Lot of Room Down Down» դասախոսության մեջ ներկայացված գաղափարները, թե ինչպես ստեղծել և օգտագործել նանոմանիպուլատորներ, գրեթե տեքստային առումով համընկնում են հայտնի խորհրդային գրող Բորիս Ժիտկովի «Միկրոուկկի» գիտաֆանտաստիկ պատմության հետ, որը հրատարակվել է 1931 թվականին: Նանոտեխնոլոգիայի անվերահսկելի զարգացման որոշ բացասական հետևանքներ նկարագրված են Մ. Կրիխթոնի («Երբ»), Ս. Լեմի («Տեղում ստուգում» և «Խաղաղություն երկրի վրա»), Ս. Լուկյանենկոյի («Ոչինչ բաժանել»):

Յու.Նիկիտինայի «Transman» վեպի գլխավոր հերոսը նանոտեխնոլոգիական կորպորացիայի ղեկավարն է և առաջին մարդն է, ով զգացել է բժշկական նանորոբոտների ազդեցությունը:

«Stargate SG-1» և «Stargate Atlantis» գիտաֆանտաստիկ սերիալներում տեխնոլոգիապես ամենաառաջադեմ ցեղերից մի քանիսը «կրկնօրինակողների» երկու ռասաներ են, որոնք առաջացել են նանոտեխնոլոգիայի տարբեր կիրառություններ օգտագործող և նկարագրող անհաջող փորձերի արդյունքում: The Day the Earth Stood Still-ում, որտեղ գլխավոր դերը կատարում է Կիանու Ռիվսը, այլմոլորակային քաղաքակրթությունը մահապատժի է դատապարտում մարդկությանը և գրեթե ոչնչացնում է մոլորակի վրա ամեն ինչ՝ ինքնարտադրվող նանորեպլիկանտ վրիպակների օգնությամբ, որոնք խժռում են ամեն ինչ իրենց ճանապարհին:

Վերջերս հաճախ կարելի է լսել «նանոտեխնոլոգիա» բառը։ Եթե ​​որևէ գիտնականի հարցնեք, թե դա ինչ է և ինչու է անհրաժեշտ նանոտեխնոլոգիան, պատասխանը կարճ կլինի. «Նանոտեխնոլոգիան փոխում է նյութի սովորական հատկությունները։ Նրանք փոխում են աշխարհը և դարձնում այն ​​ավելի լավ վայր»:

Գիտնականները պնդում են, որ նանոտեխնոլոգիան կիրառություն կգտնի գործունեության բազմաթիվ ոլորտներում՝ արդյունաբերության, էներգետիկայի, տիեզերական հետազոտության, բժշկության մեջ և շատ ավելին: Օրինակ՝ փոքրիկ նանորոբոտները, որոնք կարող են ներթափանցել մարդու մարմնի ցանկացած բջիջ, կկարողանան արագ բուժել որոշ հիվանդություններ և կատարել այնպիսի վիրահատություններ, որոնք նույնիսկ ամենափորձառու վիրաբույժը չի կարող անել:

Նանոտեխնոլոգիայի շնորհիվ կհայտնվեն «խելացի տներ». Դրանցում մարդը գործնականում ստիպված չի լինի զբաղվել ձանձրալի տնային գործերով։ «Խելացի բաները» և «խելացի փոշին» կստանձնեն այդ պարտականությունները: Մարդիկ կհագնեն հագուստ, որը չի կեղտոտվում, ավելին, տիրոջը կասեն, որ, օրինակ, ճաշելու կամ լոգանք ընդունելու ժամանակն է։

Նանոտեխնոլոգիան հնարավորություն կտա հնարել համակարգչային սարքավորումներ և բջջային հեռախոսներ, որոնք կարելի է թաշկինակի նման ծալել և պահել գրպանում։

Մի խոսքով, նանոտեխնոլոգիաները իսկապես մտադիր են էապես վերափոխել մարդկային կյանքը:

Ինչ է նանոտեխնոլոգիան

Ի՞նչ է նանոտեխնոլոգիան: Իսկ ինչպե՞ս են դրանք թույլ տալիս փոխել իրերի հատկությունները:

«Նանոտեխնոլոգիա» բառը բաղկացած է երկու բառից՝ «նանո» և «տեխնոլոգիա»։

«Նանո»-ն հունարեն բառ է, որը նշանակում է ինչ-որ բանի միլիարդերորդ մասը, օրինակ՝ մետրը: Մեկ ատոմի չափը մի փոքր պակաս է նանոմետրից: Իսկ նանոմետրը նույնքան փոքր է, քան մետրը, որքան սովորական սիսեռը փոքր է գլոբուսից: Եթե ​​մարդու հասակը լիներ մեկ նանոմետր, ապա թղթի հաստությունը մարդուն կթվա Մոսկվայից մինչև Տուլա քաղաք հեռավորության վրա, և սա 170 կիլոմետր է:

«Տեխնոլոգիա» բառը նշանակում է հասանելի նյութերից ստեղծել այն, ինչ անհրաժեշտ է մարդուն:

Իսկ նանոտեխնոլոգիան ատոմներից և ատոմների խմբերից (դրանք կոչվում են նանոմասնիկներ) մարդուն անհրաժեշտի ստեղծումն է՝ օգտագործելով հատուկ սարքեր։

Նանոմասնիկներ ստանալու երկու եղանակ կա.

Առաջին, ավելի պարզ մեթոդը «վերևից վար» է: Ելակետային նյութը մանրացվում է տարբեր ձևերով, մինչև մասնիկը դառնում է նանո չափ:

Երկրորդը նանոմասնիկների արտադրությունն է՝ «ներքևից վերև» առանձին ատոմների համատեղմամբ։ Սա ավելի բարդ մեթոդ է, բայց սա այն է, ինչ գիտնականները տեսնում են որպես նանոտեխնոլոգիայի ապագա:

Նանոմասնիկներ ստանալու առաջին միջոցը նյութը մանրացնելն է այնքան ժամանակ, մինչև մասնիկը դառնա նանո չափ: Նանոմասնիկներ ստանալու երկրորդ ճանապարհը ատոմները նանոմասնիկի մեջ միացնելն է տարբեր ձևերով:

Այս եղանակով նանոմասնիկներ ստանալը հիշեցնում է շինարարական հավաքածուի հետ աշխատելը: Որպես մասեր օգտագործվում են միայն ատոմներն ու մոլեկուլները, որոնցից գիտնականները ստեղծում են նոր նանոնյութեր և նանո սարքեր։