Краткая история развития нанотехнологий

N+1Hi-Tech

Не блоху подковать

Краткая история развития нанотехнологий

Василий Сычев

Давным-давно, когда деревья были большими, а электронные вычислительные машины еще больше, человечество в большинстве своем не предполагало, что в не таком уж далеком будущем появятся очень компактные, но очень функциональные цифровые устройства. Иван Ефремов и другие фантасты того времени с легкостью представляли себе межгалактические полеты, но не могли вообразить дальней связи без громоздких радиостанций. Тем не менее, сегодня мы едва ли можем представить свою жизнь без смартфона в кармане, умных часов на руке и тонких телевизоров дома. Многое из этого стало возможно благодаря исследованиям в области нанотехнологий. Вместе с Уральским федеральным университетом (УрФУ) вспоминаем историю миниатюризации электроники и пытаемся представить, как выглядел бы мир без нанотехнологий.

Нанотехнологии и с чем их едят

Считается, что основоположником методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологиями, в 1959 году стал Ричард Фейнман — американский ученый, один из создателей квантовой электродинамики. Он предположил, что должны существовать способы, позволяющие физически перемещать одиночные атомы и собирать из них программируемые машины, способные производить не только себе подобных, но и различные макровещи.

Ричард Фейнман. Public domain

Фейнман предполагал, что такие программируемые наномашины позволят выпускать различные устройства в больших количествах и гораздо дешевле, чем с использованием традиционных станков на заводах. Надо сказать, что идея Фейнмана пока в жизнь не воплощена, но сама возможность производства программируемых наномашин не опровергнута. Нанотехнологии вообще область молодая и неизведанная, но обещающая большие прорывы.

Например, до сих пор даже нет общепринятого на мировом уровне определения, что такое нанотехнологии. В США принято считать, что нанотехнологии — набор методов, которые позволяют в нанометровом масштабе использовать свойства объектов и материалов, отличающиеся от свойств свободных атомов и молекул, для производства новых материалов и приборов.

В России действует отдельный ГОСТ Р 55416-2013, согласно которому нанотехнологии представляют собой «совокупность технических методов, применяемых для изучения, проектирования и производства материалов, устройств и систем, включая целенаправленный контроль и управление строением, химическим составом и взаимодействием составляющих их отдельных элементов нанодиапазона», то есть в пространственном диапазоне от 1 до 100 нанометров.

«Суть нанотехнологий заключается в исследовании того, как меняются свойства материалов при переходе на наномасштаб — менее 100 нанометров. На таком масштабе возникают новые физические явления, проявляются новые свойства материалов, которые можно использовать в различных устройствах», — рассказывает Денис Аликин, заведующий лабораторией функциональных наноматериалов и наноустройств УРФУ.

Например, золото, само по себе являющееся химически инертным, может выступать катализатором, если из него сделать нанокольцо: с его помощью можно окислять монооксид углерода до диоксида углерода. Если в обычный аккумулятор добавить вместо привычного графита графен, то можно значительно улучшить свойства батареи — улучшить отвод тепла, проводимость электронов.

А если в бессвинцовый припой на основе олова и серебра добавить наночастицы оксида олова размером 40–60 нанометров, то температура его плавления снизится с порядка 300 градусов Цельсия до 200–220 градусов без потери основных свойств. Это означает, что при сборке электронных устройств можно использовать низкотемпературную пайку, а значит, отсутствует риск повреждения чувствительных к перегреву микросхем, например чипов памяти.

Подобных примеров можно привести множество — от способного передавать свет нанокремния до углеродных нанотрубок. При этом по мере развития нанотехнологий ученым приходится решать две фундаментальные проблемы: самоорганизацию наночастиц и образование агломератов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

7 невероятных преимуществ зеленого чая для здоровья: всего одна чашка в день, а пользы — на год вперед! 7 невероятных преимуществ зеленого чая для здоровья: всего одна чашка в день, а пользы — на год вперед!

Разбираемся, чем так хорош зеленый чай и есть ли у него минусы

ТехИнсайдер
Нам это (не) нужно? | Do We (Not) Need It? Нам это (не) нужно? | Do We (Not) Need It?

Оценка воздействия социальных предприятий в России

Позитивные изменения
Основатель бренда «Инженер Гарин» — о культуре ношения головных уборов Основатель бренда «Инженер Гарин» — о культуре ношения головных уборов

Как устроена мастерская бренда «Инженер Гарин» и почему многие избегают шапок

РБК
Как в России появилось вегетарианство — часть 4 Как в России появилось вегетарианство — часть 4

Как придумали черную икру, которую можно есть, не убивая рыб

СНОБ
Долька к дольке: пятиминутный путеводитель по мандаринам Долька к дольке: пятиминутный путеводитель по мандаринам

Рассказываем, как мы вообще влюбились в сочный румяный манарин

Правила жизни
33 совета, за которые ты скажешь спасибо (потому что станешь счастливой) 33 совета, за которые ты скажешь спасибо (потому что станешь счастливой)

Поверь нам, эти лайфхаки способны значительно облегчить тебе жизнь

VOICE
Без советов для хозяек: как была основана первая феминистская газета Франции Без советов для хозяек: как была основана первая феминистская газета Франции

Как французская газета La Fronde дала голос феминисткам

Forbes
С дерева – в лечебный чай С дерева – в лечебный чай

Чага березовая: польза, применение, рецепты

Лиза
6 самых важных вещей, которые наука узнала в 2022 году о том, как жить счастливой и наполненной жизнью 6 самых важных вещей, которые наука узнала в 2022 году о том, как жить счастливой и наполненной жизнью

Как сделать свою жизнь прямо сейчас? Советы ученых

Inc.
Что делать с «Люси»? Что делать с «Люси»?

Формы у суперяхты Tecnomar Evo 120 по имени Lucy преобладают над функциями

Y Magazine
Как повесить телевизор на стену: подробная инструкция и несколько лайфхаков Как повесить телевизор на стену: подробная инструкция и несколько лайфхаков

Как правильно повесить телевизор на стену: что нужно учесть заранее

CHIP
Взять в руки: 4 проверенные техники массажа Взять в руки: 4 проверенные техники массажа

Почему разминание кожи и мышц сегодня отбирает пальму первенства у инъекций

Psychologies
Как «исправить» избалованного ребенка: 9 шагов Как «исправить» избалованного ребенка: 9 шагов

Избалованный ребенок привык получать все. Но подобная ситуация обратима!

Psychologies
«Бывшая жена вбила себе в голову, что я алкоголик»: Виктор Салтыков признался, почему закодировался «Бывшая жена вбила себе в голову, что я алкоголик»: Виктор Салтыков признался, почему закодировался

Виктор Салтыков заявил, что бывшая жена подтолкнула его к отказу от спиртного

VOICE
«Я вижу вещие сны»: как бессознательное дает подсказки — личный опыт «Я вижу вещие сны»: как бессознательное дает подсказки — личный опыт

Колумнист размышляет о феномене вещих снов на личном опыте

Psychologies
«Это танк для апокалипсиса»: что говорят иностранцы о машинах из России «Это танк для апокалипсиса»: что говорят иностранцы о машинах из России

Как иностранцы реагируют на выпущенные в России автомобили

РБК
Эпоха рестраврации Эпоха рестраврации

Гид по самым неудобным вопросам про исторический центр Петербурга

Собака.ru
Математики с помощью света научились мгновенно решать уравнения Математики с помощью света научились мгновенно решать уравнения

Свет поможет решать математические задачи быстрее, чем на обычном компьютере

ТехИнсайдер
«Операция «Фортуна»: Искусство побеждать»: каким получился новый боевик Гая Ричи «Операция «Фортуна»: Искусство побеждать»: каким получился новый боевик Гая Ричи

«Операция «Фортуна»: Искусство побеждать»: правда ли, что Ричи уже не тот

Forbes
«Экзамен сдал, но на троечку»: как чат-бот ChatGPT пытался выпуститься из университетов «Экзамен сдал, но на троечку»: как чат-бот ChatGPT пытался выпуститься из университетов

С простыми экзаменационными вопросами ChatGPT справляется не хуже студентов

VC.RU
Как правильно разводиться: рассказывает адвокат Как правильно разводиться: рассказывает адвокат

Как развестись так, чтобы не жалеть об этом долгие годы?

VOICE
Заменит ли когда-нибудь криптовалюта национальные валюты? Заменит ли когда-нибудь криптовалюта национальные валюты?

Остались ли у криптовалют перспективы?

ТехИнсайдер
Оспа оказалась намного старше, чем считали ученые — этому вирусу не меньше трех тысяч лет Оспа оказалась намного старше, чем считали ученые — этому вирусу не меньше трех тысяч лет

Ученые отодвинули примерные границы возникновения оспы еще на 2000 лет назад

ТехИнсайдер
«Не то же самое, что в одиночку»: зачем мастурбировать вдвоем — мнение сексолога «Не то же самое, что в одиночку»: зачем мастурбировать вдвоем — мнение сексолога

Из такого «одинокого» занятия, как мастурбация, может родиться наслаждение двоих

Psychologies
Последний шанс похудеть: самые странные и опасные диеты XX века Последний шанс похудеть: самые странные и опасные диеты XX века

В XX веке журналы предлагали немало странных и экстремальных способов похудения

Правила жизни
Из точки А в точку Б проверенным маршрутом | From A to B by a Proven Route Из точки А в точку Б проверенным маршрутом | From A to B by a Proven Route

Теория изменений как инструмент планирования и оценки

Позитивные изменения
Поток генов из разных уголков Европы изменил генофонд скандинавов эпохи викингов Поток генов из разных уголков Европы изменил генофонд скандинавов эпохи викингов

Палеогенетики уточнили происхождение скандинавских популяций

N+1
Полина Кардымон Полина Кардымон

В Полине Кардымон чуть ли не все качества нового поколения российских режиссеров

СНОБ
Города будущего в России | Cities of the Future in Russia Города будущего в России | Cities of the Future in Russia

Каким видит концепт Городов будущего в России Алексей Рыжков

Позитивные изменения
«Текст вращается, словно стая птиц»: что такое дислексия и можно ли с ней справиться «Текст вращается, словно стая птиц»: что такое дислексия и можно ли с ней справиться

Вашему ребенку сложно собирать буквы в слова, он плохо читает и пишет с трудом?

Psychologies
Открыть в приложении