Нанотехнологии современности

НАНОТЕХНОЛОГИИ  СОВРЕМЕННОСТИ

Карпяк  С.О.

Руководитель  — доцент к. ф. - т. н. Тихонов Н. А.

Донецкий  национальный технический университет, г. Донецк

Понятие нанотехнологий. Нанотехнологии являются логическим продолжением и развитием микротехнологии. Микротехнология, совокупность  науки, изучающей микрообъекты, и технологий работы с объектами порядка микрометра (тысячная доля миллиметра), стала основой для создания современной микроэлектроники. Сотовые телефоны, компьютеры, интернет, разнообразная бытовая, промышленная и потребительская электроника, всё это неузнаваемо изменило как мир, так и человека.

 Столь же сильно изменит мир и нанотехнология. Нанотехнология - это технология изучения нанометровых объектов, и работы с объектами порядка нанометра (миллионная доля миллиметра) что сравнимо с размерами отдельных молекул, и  атомов. Нанотехнологии требуют очень больших вычислительных мощностей, чтобы смоделировать поведение атомов, и высокоточных электрических и механических приспособлений, чтобы упорядочить атомы и молекулы разных материалов в новом порядке. Таким образом создается новая материя. Впервые в истории цивилизации создаются материалы с новыми, нужными человеку свойствами. Перечислим только некоторые из них. Это прозрачный и гибкий материал с легкостью пластика и твердостью стали, гибкое пластиковое покрытие, представляющее собой солнечную батарею, материал для электрода электрической батареи, которая в десятки и сотни раз сильнее обычной.

  Даже на современном уровне нанотехнология  позволяет получить гибкие пластиковые экраны с толщиной бумажного листа, и яркостью современного монитора, компактную электронику на основе соединений углерода, с размерами  и энергоемкостью в сотни раз ниже современных. А ещё нанотехнология это - легкие и гибкие конструктивные и строительные материалы, высокоэффективные фильтры для воздуха и воды, лекарства и косметика, действующие на более глубоком уровне,  стремительное удешевление стоимости полета в космос, и многое-многое другое.

     Пока все нанотехнологические материалы стоят очень дорого. Но, как и в случае компьютерной отрасли, массовое производство приведет к резкому снижению цены. В невидимой борьбе за те прибыли, и влияние, которое даст нанотехнология, основными игроками являются США, Китай, и Россия. Израиль, Европейские страны, и страны Латинской Америки стремительно наращивают свой потенциал в этой области. К сожалению, несмотря на наличие хорошей научной базы, и  крупных частных капиталов, Украинские научные разработки и  прикладные продукты в мире представлены слабо.

 Особую важность для нанотехнологических разработок имеют научные национальные нанотехнологические программы. Более 50 развитых стран объявили о старте собственных нанотехнологических программ. В их списке недавно появилась Россия, но, к сожалению, по-прежнему нет Украины. А ведь знания, полученные, например, в лаборатории.

Мичиганского университета в США, станут основой для Американского  же производства новых нанотехнологических  товаров. Технология же производства останется  “ноу-хау” фирмы, и на основе готового продукта не удастся восстановить весь цикл научных исследований, предшествовавших его появлению. Скопировать информацию или “брендовый” товар легко, но нанотехнологический товар воспроизвести  без знаний невозможно.   

Поэтому важность своих, Украинских нанотехнологических научных исследований и разработок очень высока. Каждый день игнорирования важности нанотехнологий делает нашу страну более архаичной, и неконкурентной.

Практическое  применение. Нанотехнология в настоящее время еще не нашла широкого практического применения. Но многие уважаемые люди, в сфере различных наук, считают, что это дело времени. В самом ближайшем будущем мы будем пользоваться вещами, изготовленными с помощью нанотехнологий. Уже сейчас можно говорить об изделиях, прошедших путь от лаборатории до завода. Современные изделия, изготовленные с помощью нанотехнологий, имеют в своем составе углеродные нанотрубки, которые, в свою очередь, являются основой для других нанопродуктов, выпускаемых в настоящее время.

Углеродные  нанотрубки. Они были открыты в 1991 году и представляют собой протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной несколько сантиметров. Оказалось, что они обладают удивительными свойствами. Благодаря этим свойствам им было найдено множество применений. К примеру, их можно использовать в электронике, компьютерной индустрии, медицине и даже в промышленности.

Применение  нанотехнологии в медицине. Благодаря своим свойствам наноматериалы могут использоваться для замены тканей человека. Оказывается клетки организма, распознают такие материалы как свои. Даже сейчас достигнуты успехи в изготовлении наноматериала, который может имитировать костную ткань. Микроскопические размеры наноматериалов позволяют использовать их в качестве капсул, с помощью которых осуществляется доставка лекарственных средств в нужные места организма. Их можно использовать в качестве фильтра жидкостей организма от вредных веществ и вирусов. Сейчас большое распространение получают миниатюрные устройства, помещаемые внутрь организма для диагностики и лечебных целей.

Перспективы нанотехнологий.

В медицине планируется создание молекулярных роботов, которые могли  бы лечить организм, находясь внутри него.

В промышленности. Предметы потребления могут создаваться  непосредственно из атомов и молекул. Посредством перемены мест атомов и  молекул можно будет изготовить любой предмет!

В биологии возможно «внедрение»  в различные организмы на уровне атомов. Что это нам даст? Восстановление вымерших видов животных и даже создание новых существ, «биороботов» ИЛИ  Киборгов – так назвали биороботов в различных фантастических фильмах. Фантастика - скажите вы, но также  говорили всего лишь 200 лет  назад  и о роботах.  А роботы уже не только могут ездить или выполнять различные действия. Роботы уже могут ходить, правда ходить они могут, как пингвины переваливаясь с одной ноги на другую, в отличии от человека, который сгибает ногу и потом падает на неё (на ногу, которую согнул). Но и это вопрос лишь времени (в Японии был сделан робот, который может бегать на месте с высоким подниманием бедра).

И, наконец, в геронтологии. Бессмертие станет возможным за счет внедрения в организм молекулярных роботов, которые будут очищать  организм и устранять болезни  еще в самом начале их зарождения.

 Немного из области фантастики и все же… Это не лишено здравого смысла и вполне возможно в ближайшем будущем.

Прогнозы  на будущее. Как видим, в недалеком будущем нанотехнологии могут стать одной из ведущих отраслей современной науки. Она (наука) открывает самые радужные горизонты и огромные перспективы. Некоторые рассматривают ее как панацею от всех бед, другие – грозят бедами при неосторожном ее использовании. Тем не менее, нанотехнологии – это уже настоящее. Остается только надеяться, что люди разумно распорядятся ее потенциалом и направят ее энергию во благо человечества.