Нанотехнологии

Нанотехнологии

• Наночастицы
• Нанотрубки
• Нановолокна
• Наноплёнки

 

• 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.

 

История нанотехнологий

• Ван-дер-Ваальсовы силы-это силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией.
• Нанометр— единица измерения длины в метрической системе, равная одной миллиардной части метра (т. е. 10⁻⁹ метра). Устаревшее название — миллимикрон (10⁻³ микрона; обозначения: ммк, mμ)

 

• 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.

• Изложенные Фейнманом в лекции идеи о способах создания и применения таких манипуляторов совпадают практически текстуально с фантастическим рассказом известного советского писателя Бориса Житкова «Микроруки», опубликованным в 1931.

 

 

   Увеличение в 5 000 000 раз обеспечивают современные  электронные и атомно-силовые  микроскопы, считающиеся основными  инструментами нанотехнологий, таким образом, литературного героя Левшу можно считать первым в истории нанотехнологом.

 

• 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»

Нанотехнологии: все меньше и меньше, и меньше  

Отцом нанотехнологии можно считать  греческого философа Демокрита. Примерно в 400 г. до н.э. он впервые использовал слово "атом", что в переводе с греческого означает "нераскалываемый", для описания самой малой частицы вещества.  

• 1905 год. Швейцарский физик Альберт Эйнштейн опубликовал работу, в которой доказывал, что размер молекулы сахара составляет примерно 1 нанометр.
• 1931 год. Немецкие физики Макс Кнолл и Эрнст Руска создали электронный микроскоп, который впервые позволил исследовать нанообъекты.

 

• 1959 год. Американский физик  Ричард Фейнман впервые опубликовал работу, в которой оценивались перспективы миниатюризации.
• 1968 год. Альфред Чо и Джон Артур, сотрудники научного подразделения американской компании Bell, разработали теоретические основы нанотехнологии при обработке поверхностей.

 

• 1974 год. Японский физик Норио Танигучи ввел в научный оборот слово "нанотехнологии", которым предложил называть механизмы, размером менее одного микрона. Греческое слово "нанос" означает примерно "старичок".
• 1981 год. Германские физики Герд Бинниг и Генрих Рорер создали микроскоп, способный показывать отдельные атомы.

• 1985 год. Американский физики Роберт Керл, Хэрольд Крото и Ричард Смэйли создали технологию, позволяющую точно измерять предметы, диаметром в один нанометр.
• 1986 год. Нанотехнология стала известна широкой публике. Американский футуролог Эрк Дрекслер опубликовал книгу, в которой предсказывал, что нанотехнология в скором времени начнет активно развиваться.
• 1989 год. Дональд Эйглер, сотрудник компании IBM, выложил название своей фирмы атомами ксенона.

 

• 1998 год. Голландский физик Сеез Деккер создал транзистор на основе нанотехнологий.
• 1999 год. Американские физики Джеймс Тур и Марк Рид определили, что отдельная молекула способна вести себя также, как молекулярные цепочки.

 

• 2000 год. Нанотехнологические исследования получили государственное финансирование. Тогда из федерального бюджета было выделено $500 млн. В 2002 сумма ассигнований была увеличена до $604 млн. На 2003 год "Инициатива" запрашивает $710 млн.

• Нанотехнология — следующий логический шаг развития электроники и других наукоёмких производств.
•  
• Нанотехнологии — это технологии работы с веществом на уровне отдельных атомов.

• В 1959 году нобелевский лауреат Ричард Фейнман в своём выступлении предсказал, что в будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что угодно.

• В 1981 году появился первый инструмент для манипуляции атомами — туннельный микроскоп.

• изготовление электронных схем, элементы которых состоят из нескольких атомов
• создание наномашин, то есть механизмов и роботов размером с молекулу
• непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них чего угодно

 

 

Нанотехнологии обычно делят на три направления:

• Нанотехнологии преобразят наш мир. Будут ликвидированы голод, болезни, загрязнение окружающей среды и другие насущные проблемы, стоящие перед человечеством.

• Нанокомпьютеры и наномашины заполнят собой все окружающее пространство: они будут находиться между молекулами воздуха, присутствовать в каждом предмете, в каждой клетке человеческого организма.

Привычные для нас свойства материалов начинают изменяться при уменьшении геометрических размеров материалов до 1–100 нм, причем многим наноматериалам присущи принципиально новые качества, существенно превосходящие свойства своих собратьев большего масштаба.

Развитие  нанотехнологий в Российской Федерации

• Большинство граждан России считают, что внедрение нанотехнологий принесет пользу человечеству.
• Подавляющее большинство опрошенных считают, что нанотехнологии, в основном, используются в таких сферах как электроника, медицина и космическая промышленность (43, 39 и 31% соответственно).

Наноконкурент металла 

 

1. Пленка композита прочна как алюминевая фольга, однако может растянуться на 25%, тогда как фольга рвется при растяжении на 2%.
2. Материал вчетверо легче стали той же прочности.
3. Новый материал полупрозрачен, что позволяет применить его в электронике.

 

 

Использование нанотехнологий человеком  

  Нановзрывчатка, способная порождать сверхзвуковую ударную волну, которая поможет доставлять лекарственные вещества прямо в раковые клетки, не повреждая при этом здоровые клетки организма.

 

 

Раковые клетки теперь будут... взрывать!

• В обычной взрывчатке ударная волна образуется во время детонации. В случае же с нанотермитами, быстро распространяющаяся реакция воспламенения порождает взрывную волну без детонации.

Наномагнетики заменят лекарства

• Ученые из Гарвардского университета нашли еще одно применение электромагнитному полю в медицине, показав возможность дистанционного управления введенными в организм магнитными наночастицами ,способными "включать" и "выключать" различные биохимические процессы внутри клеток.

 

• Проявляют интерес к исследованию и военные токсикологи. По их мнению, нанобиотики можно использовать для централизованной массовой активации специфических антидотов внутри организма солдат.

В Японии разработан первый "наномозг"

«наномозг» - молекулярная структура, позволяющую управлять нанороботами

• Нанодетектор отравляющих

  газов

  определяет ничтожные количества опасных веществ в воздухе.

• Детектор не превышает размеров спичечного коробка и позволяет мгновенно выводить результаты анализа на монитор.

 

 

500 терабайт в одном дюйме  - это возможно!

• Благодаря прорыву в области нанотехнологий ученых объем памяти на единицу площади может увеличиться в 150 тыс раз.
• 500 терабайт, записанных на одном квадратном дюйме (около шести кв. см.)

Новое нановещество мгновенно заживляет раны

  Американские ученые разработали нановещество, которое способно мгновенно останавливать кровотечение.

 

Спасибо за внимание!

 

1