Понятие нанотехнологий
Нанотехнологии — это область, находящаяся на стыке фундаментальной и прикладной науки и техники, работающая с совокупностью теоретических обоснований, практических методов исследования, синтеза и анализа, методов производства и применения продуктов с определенной атомной структурой, полученной за счет контролируемого манипулирования отдельными молекулами и атомами.
Нанотехнология занимается изучением нанометровых объектов.
Практический аспект нанотехнологий заключается в производстве устройств и их компонентов, которые необходимы для создания, обработки и манипуляций молекулами, атомами и наночастицами. При этом не обязательно объект должен обладать линейным размером меньше 100 нм, он может представлять собой макрообъект, атомарная структура которого подконтрольно создаётся с разрешением на уровне атомов или содержит в себе нанообъекты. Термин нанотехнологии в более широком смысле охватывает методы диагностики и исследований таких объектов.
Нанотехнологии отличаются от традиционных дисциплин, так как на таких малых масштабах привычные нам, макроскопические технологии взаимодействия с материей чаще всего неприменимы. При этом микроскопические явления, которыми пренебрегают на привычных масштабах, становятся значительными.
Нанотехнология , особенно ее часть - молекулярная технология являются новыми и мало исследованными дисциплинами. Основные открытия в этой области еще предстоит сделать. Но проводимые исследования уже сейчас дают практические результаты. Применение в нанотехнологии современных научных достижений дает право относить её к области высоких технологий.
История возникновения нанотехнологии
Первое упоминание методов, которые в будущем будут названы нанотехнологией, относится к выступлению Ричарда Фейнмана в 1959 году в Калифорнии в технологическом институте на ежегодном собрании Американского физического общества. Фейнман в своей речи заявил, что можно механически перемещать одиночные атомы, используя манипулятор соответствующего размера, что данный процесс не противоречит известным физическим законам. До сегодняшнего дня никто не смог опровергнуть такую возможность, но никому пока не удалось создать такой механизм.
Первые предположения о возможности исследования различных объектов на уровне атома можно встретить в работах Исаака Ньютона в 1704 году.
Термин «нанотехнология» первым употребил в $1974$ году Норио Танигути. Он использовал данный термин при производстве изделий размером порядка нанометров. Далее этот термин использовал Эрик Дрекслер в своей книге «Машины создания: грядёт эра нанотехнологии», вышедшей в $1986$ году. Этот термин он использовал для названия новой области науки, которую он исследовал в докторской диссертации.
Можно считать также, что основы нанотехнологии были заложены во второй половине $19$ века вместе с развитием коллоидной химии. В $1857$ году Фарадеем впервые были получены устойчивые коллоидные растворы золота. В $1869$ году химик Борщов высказал предположение, что вещество может быть получено и в кристалловидном и в аморфном состоянии в зависимости от условий. В 19 веке существовали только оптические микроскопы, не позволяющие обнаруживать частицы в коллоидных растворах и зерна в коллоидных веществах. Именно поэтому коллоидными назвали вещества с ультравысоким уровнем дисперсности, частицы которых нельзя обнаружить в оптические микроскопы, имеющие разрешение 300 нм при белом свете.
Нанотехнологии в электронике
Развитие электроники в современном мире идёт по пути уменьшения размеров электронных устройств. Сегодня классические методы производства электроники подошли к своему экономическому и технологическому барьеру. Сегодня размер устройств уже уменьшается не значительно, а экономические затраты на их производство возрастают экспоненциально. Нанотехнология становится следующим логическим шагом в развитии электроники и иных наукоёмких производств. [Замечание] Нанотехнология - это логическое продолжение и развитие микротехнологий. [/Замечание] Микротехнология стала в свое время основой для создания современной микроэлектроники, представленной компьютерами, сотовыми телефонами и т.д., которая неузнаваемо изменила мир и человека. Также сильно способны изменить мир и нанотехнологии. Даже на современном этапе развития нанотехнология позволяет изготавливать гибкие пластиковые экраны толщиной с бумажный лист и высокой яркостью; компактную электронику на базе соединений углерода, обладающую размерами и энергоемкостью значительно ниже современных.
Нанотехнологии и новые материалы
Нанотехнологии требуют огромных вычислительных мощностей для моделирования поведения атомов, высокоточных электрических и механических приспособлений для упорядочивания атомов и молекул различных материалов в новом порядке. Так создается новая материя.
Впервые при помощи нанотехнологий создаются материалы с новыми, полезными для человека свойствами. Это прозрачный, гибкий материал, который обладает твердостью стали и легкостью пластика; пластиковое гибкое покрытие, которое представляет собой солнечную батарею; материал для электродов электрических батарей, которые в сотни раз сильнее батареи обычной. Нанотехнологии позволяют создавать легкие и очень гибкие строительные и конструктивные материалы; фильтры для воздуха и воды, обладающие высокой эффективностью; лекарства и косметику, которые действуют на более глубоком уровне. Следует отметить, что на сегодняшний день нанотехнологические материалы стоят достаточно дорого, но массовое производство способно привести к резкому снижению цен.
