1. История нанотехнологий

Нанотехнологии – это технологии, манипулирующие веществом на уровне атомов и молекул (поэтому нанотехнологии называют также молекулярной технологией). Область науки и техники, именуемая нанотехнологией, появилась сравнительно недавно. Перспективы этой науки грандиозны.

Сама частица «нано» означает одну миллиардную долю какой-либо величины. Например, нанометр - одна миллиардная доля метра. Эти размеры схожи с размерами молекул и атомов.

Очевидно, нанотехнологии - это не просто отдельная часть знаний, это огромная и всесторонняя область исследований, связанных с фундаментальными науками.Развитие нанотехнологии открывает большие перспективы при разработке новых материалов, совершенствовании связи, биотехнологии, микроэлектроники, энергетики, здравоохранения и вооружений.

Среди наиболее вероятных научных прорывов эксперты называют значительное увеличение производительности компьютеров, восстановление человеческих органов, получение новых материалов, созданных напрямую из заданных атомов и молекул, и появление новых открытий в химии и физике.

Можно сказать, что практически любой предмет, из тех, что мы изучаем в школе, так или иначе будет связан с технологиями будущего. Самой очевидной представляется связь “нано” с физикой, химией и биологией.

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

Примером первого использования Нанотехнологий можно назвать – изобретение в 1883 году фотопленки Джоржем Истменом, который впоследствии основал известную компанию Кодак.Ричард Фейнман – отец нанотехнологий, предположил использовать атомы, как некий строительный материал, в виде мельчайших кирпичиков или крохотных деталек, невидимых вооруженным глазом – наночастиц.

2.1. Молекулярный дизайн - это звенья общего процесса создания молекулярной системы от замысла до воплощения. С большой долей условности технологию создания молекулярной системы можно отнести либо к биотехнологии, когда речь идет о биомолекулах, либо к нанотехнологии.

2.2. Наноматериаловедение – это материалы, созданные с использованием наночастиц или посредством нанотехнологий , обладающие какими-либо уникальными свойствами, обусловленными присутствием этих частиц в материале.

2.3. Наноприборостроение –это создание сканирующих туннельных микроскопов, атомно-силовых микроскопов, магнитных силовых микроскопов, многоострийный систем для молекулярного дизайна, миниатюрных сверхчувствительных датчиков, нанороботов.

2.4. Наноэлектроника – конструирование нанометровой элементной базы для ЭВМ следующего поколения, нанопроводов, полевых транзитов, выпрямителей, дисплеев, акустических систем.

2.5. Нанооптика – это создание нанолазеров, синтез многострийных систем с нанолазерами.

2.6. Нанокатализ – это разработка катализаторов с наноструктурами для классов реакций селективного катализа.

2.7. Наномедицина – это слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими уровне, используя наноустройства и наноструктуры.

2.8. Нанотрибология – это направление в трибологии, связанное с теоретическим и экспериментальным изучением процессов адгезии, трения, износа и разрушения в атомных и молекулярных масштабах взаимодействия поверхностей.

2.9. Управляемые ядерные реакции - это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов.

Рассмотрим подробнее:

Наноэнергетика - солнечные батареи, компания Toshiba разработала литиевую – ионную батарею на основе наноматериалов, которая заряжается примерно в 60 раз быстрее обычной.

Наноэлекроника и нанофотоника - Одной из перспективных отраслей является компьютерная техника.

Компании занимающиеся нанофотоникой разрабатывают высокоинтегрированные компоненты оптических коммуникаций с применением технологий нанооптики и нанопроизводства.

Нанотехнологии в медицине - Американцы создали материал, имитирующий настоящую костную ткань. Применив метод самосборки волокон, имитирующих природный коллаген, они «посадили» на них нанокристаллы гидрооксиапатита.

А уже потом на эту «шпатлевку» приклеивались собственные костные клетки человека – таким материалом можно замещать дефекты костей после травм или операций.

Углеродные нанотрубки - группа учёных из Японии, обнаружила, что при использовании УНТ совместно с морфогенетическими белками кости часто использующегося для облегчения заживления сломанных костей, производство организмом новой костной ткани ускоряется.