Чудеса нанотехники. часть вторая: нанонадежды
В случае если мы желаем добиться посредством маленьких совокупностей не просто наноэффекта, а чего-то большего, необходимо связать их в большие конгломераты.
Дабы создать функционирующий квантовый точечный лазер, нужно в малейший срок произвести до 200 миллиардов наноструктур на квадратный сантиметр.
На то, дабы сложить, кирпичик за кирпичиком, посредством силового микроскопа пирамиду размером в один нанометр из атомов полупроводника, в каковые включён один электрон, не хватило бы людской жизни. В природе это достигается методом самоорганизации.
Принцип, стоящий за этим, весьма несложен. Все физические совокупности стремятся к термодинамическому равновесию.
Организовать равновесное состояние так, дабы желаемый продукт оказался естественным методом — вот в чём содержится работа наноинженера.
К примеру, на какой-то поверхности при заданных физических условиях выращивают кристалл полупроводника с поменянным расстоянием между отдельными атомами, что по достижении определённой толщины распадается на множество фактически однообразных островков. Так «одним ударом» получается множество квантовых точек.
Химики также деятельно интересуются наноинженерией. Так как в случае если создавать молекулярные структуры в наномасштабах и подвергать их анализу, делается вероятным появление совсем новых материалов.
К примеру, простое золото при комнатной температуре не есть катализатором химических реакций, а частички золота размером от 3 до 5 нанометров — хороший катализатор. Одна японская компания применяла данный эффект для того чтобы изготовить.
Её «пожиратель запаха» посредством наночастиц золота разлагает молекулы туалетных испарений.
Нанокатализаторы имели возможность бы кроме этого не допустить утраты и повысить эффективность многих технологических процессов. Практически 20% сырой нефти остаются непереработанными по обстоятельству несовершенной разработке очистки.
на данный момент ведутся работы по созданию особых керамических цилиндров, пронизанных нанопорами, талантливых удержать лишь одну молекулу. В случае если пропустить сырую нефть через таковой катализатор, то ни одна молекулярная цепочка не уйдёт от очистки, и эффективность крекинга достигнет 100%.
В том, что касается новых материалов, наноинженерия — это уже не просто грезы. Узкие, прозрачные и электропроводящие наноматериалы, каковые нереально поцарапать и к каким не пристаёт грязь (так называемый эффект лотоса), и нанопорошок — это уже узнаваемые продукты.
Без нанопорошка не было бы чипов Athlon от AMD либо Intel Pentium. При химико-механической обработке кремниевая плата, из которой позже будут вырезаны процессоры, перед каждым этапом наращивания полируется таким порошком из йодида серы.
При помощи нанотехнологий возможно оптимизировать кроме того процесс легирования металлов. Так, ещё в средние века были открыты супертонкие углеродные добавки, каковые закаляли мечи.
Но то, что раньше было случайным продуктом, рождавшимся между молотом и наковальней, на данный момент, наоборот, делается новым направлением целенаправленного проектирования материалов.
Само собой разумеется, инструментарий нанотехнологий немыслим без компьютеров. И в этом — символ окончания продолжительного периода в истории науки.
Тысячелетиями действие инструмента было конкретно ощутимо, к инструменту необходимо было в прямом смысле приложить руку, другими словами забрать молоток, пилу, закрутить винт, поднять блок; позднее это действие было, по крайней мере, по всей видимости, пример — паровая машина.
«Внутренний» космос — молекулы и атомы — был недоступен. Все, что происходит в данной сфере, мы должны переводить с языка компьютера в дешёвые отечественному пониманию картины.
Мы подошли к новой фазе: гибридизации когнитивной (связанной с сознанием, мышлением) и манипулирующей разработок.
Расшифровка человеческого генома, также объект наноизмерения, была, в первую очередь, компьютерным достижением. В случае если, но, настоящий микромир всё равняется обязан воссоздаваться лишь «когнитивными устройствами», возможно его, само собой разумеется, ими же и моделировать.
Это имело возможность бы означать радикальный перелом в истории техники, приводящий к минимальным, а, быть может, и нулевым негативным последствиям новой разработке.
Эрик Дрекслер назвал проблему нанотехнологий «серой слизью»
Перед нанотехнологией в далеком прошлом стоит гипотетическая неприятность. Её имя — «серая слизь» (gray goo problem).
Введение этого термина в обиход приписывают американцу Эрику Дрекслеру (Eric Drexler).
В первой половине 80-ых годов XX века была опубликована его научная работа, посвящённая проблемам нанотехнологии, а в 1986 показалась его книга «Автомобили созидания» (Engines of Creation), где обращение шла о самовоспроизводящихся роботах размером с молекулу, каковые, к примеру, имели возможность уничтожать раковые клетки в людской организме.
Скоро показались предположения, что же будет, в случае если такие нанороботы выйдут из-под контроля. В нехорошем случае, всё живое на Земле будет разобрано на молекулы, каковые после этого будут вечно копироваться, и толстый слой серой слизи покроет Почву.
Билл Джой уверен в том, что исследования нанотехнологий необходимо заканчивать
Среди всего другого, это побудило Билла Джоя (Bill Joy), одного из разработчиков универсального языка программирования Java, призвать на страницах издания Wired к частичному прекращению изучений в области нанотехнологий. С того времени наноапокалиптики и оптимисты, такие как Ральф Меркл (Ralph Merkle) либо Рэй Курцвайл (Ray Kurzweil) ведут горячие дебаты о благословениях и проклятиях новой разработке.
К дебатам этим, но, действительно относится пресса, а не учёные.
В любом случае, нанотехнология, порождённая самой земной судьбой, остаётся до сих пор самой необычной. И дело не только в таких очевидных вещах, как фабрика клеточного белка — рибосома либо совокупность воспроизведения, зашифрованная в ДНК.
Задумайтесь: отечественный слух в состоянии принимать колебания, амплитуда которых образовывает величину, равную нескольким диаметрам атома — вот это нанотехнология!
Кое-какие исследователи показывают на то, что до сих пор нет какое количество-нибудь настоящих концепций для предстоящего развития, обработки и энергообеспечения информации для нанороботов.
Нобелевский лауреат Ричард Смолли хранит молчание
Первооткрыватель фуллерена, углеродных шариковых молекул, американский химик, нобелевский лауреат, Ричард Смолли (Richard Smalley) также хранит молчание. Концепции самовоспроизводящихся нанороботов не достаточно нужного понимания со стороны химии.
В общем, имеется сомнения, что попытка таковой чрезмерной миниатюризации, предпринимаемой Дрекслером и Курцвайлом, есть плодотворной для прогресса нанотехнологии. Возможно, куда более ответственные правила, применимые лишь в наномирах, пока ещё не открыты.
В итоге, если бы 150 лет назад с упорством, хорошим лучшего применения, учёные занялись бы усовершенствованием имеющихся в наличии ламп, то мы имели возможность бы сейчас иметь хай-тековские свечи, но остались бы без лазера.
