Что такое нанотехнологии?
Нанотехнологии – технологии создания объектов, размеры которых порядка 10-9 метров (атомы, молекулы).
Процессы нанотехнологии подчиняются законам квантовой механики. Нанотехнологии включают атомную сборку молекул, новые методы записи и считывания информации, локальную стимуляцию химических реакций на молекулярном уровне.
Этот раздел
нанотехнологии также называется «Молекулярные
нанотехнологии», это весьма перспективный и многообещающий
раздел. Нанотехнология ныне находится в начальной стадии
развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой
области, все еще не сделаны. Тем не менее, проведенные
исследования уже сейчас дают практические результаты. За
применение передовых научных исследований нанотехнологии
относят к высоким технологиям.
При работе с такими малыми размерами проявляются квантовые
эффекты и эффекты межмолекулярных взаимодействий, такие как
Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия. Нанотехнологии, и в
особенности молекулярные технологии – новые области, очень
мало исследованные. Развитие современной электроники идёт по
пути уменьшения размеров устройств. Однако классические методы
производства подходят к своему естественному экономическому и
технологическому барьеру, когда размер устройства уменьшается
не на много, зато экономические затраты возрастают
экспоненциально. Нанотехнологии – следующий логический шаг
развития электроники и других наукоёмких производств.
Нанотехнологии в мире
Об интересе зарубежных стран к развитию нанотехнологий
свидетельствуют следующие факты. В Японии действующая с 1999
года японская «Национальная программа работ по нанотехнологии»
имеет высший государственный приоритет «Огато». США до 2000
года отставали от Японии по объему финансирования работ в этой
области, что в свое время стало предметом государственного
обсуждения. В результате объем финансирования только
фундаментальных исследований каждый год стал удваиваться, и по
решению правительства работы по нанотехнологии получили высший
приоритет. В США разработана программа «Национальная
нанотехническая инициатива», а при президенте организован
специальный комитет, координирующий работы по нанотехнологии в
12 крупнейших отраслях промышленности и военных ведомствах. В
2004 году сенат США одобрил законопроект, предусматривающий в
течение последующих четырех лет ассигнования на исследования и
разработки в сфере нанотехнологий в размере 3,7 млрд.
долларов.
Страны ЕС пошли по пути развития научно-технологического
потенциала путем интеграции усилий всех стран - участников ЕС
и привлечения третьих стран. Особое внимание при этом
уделяется сотрудничеству с учеными из бывшего СССР, особенно
из России.
Перспективы нанотехнологии
МЕДИЦИНА
Создание молекулярных роботов-врачей, которые «жили» бы
внутри человеческого организма, устраняя все возникающие
повреждения, или предотвращали бы возникновение таковых,
включая повреждения генетические. Прогнозируемый срок
реализации - первая половина XXI века.
ГЕРОНТОЛОГИЯ
Достижение личного бессмертия людей за счет внедрения в
организм молекулярных роботов, предотвращающих старение
клеток, а также перестройки и «облагораживания» тканей
человеческого организма. Оживление и излечение тех безнадежно
больных людей, которые были заморожены в настоящее время
методами крионики. Прогнозируемый срок реализации: третья -
четвертая четверти XXI века.
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Замена традиционных методов производства сборкой
молекулярными роботами предметов потребления непосредственно
из атомов и молекул. Вплоть до персональных синтезаторов и
копирующих устройств, позволяющих изготовить любой предмет.
Первые практические результаты могут быть получены в начале
XXI века.
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
Замена «естественных машин» для производства пищи (растений
и животных) их искусственными аналогами - комплексами из
молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же
химические процессы, что происходят в живом организме, однако
более коротким и эффективным путем. Например, из цепочки
«почва - углекислый газ - фотосинтез - трава - корова -
молоко» будут удалены все лишние звенья. Останется «почва -
углекислый газ - молоко (творог, масло, мясо - все, что
угодно)». Стоит ли говорить о том, что подобное «сельское
хозяйство» не будет зависеть от погодных условий и не будет
нуждаться в тяжелом физическом труде. А производительности его
хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и
навсегда. По разным оценкам, первые такие комплексы будут
созданы во второй - четвертой четвертях XXI века.
БИОЛОГИЯ
Станет возможным «внедрение» в живой организм на уровне
атомов. Последствия могут быть самыми различными - от
«восстановления» вымерших видов до создания новых типов живых
существ, биороботов. Прогнозируемый срок реализации: середина
XXI века.
ЭКОЛОГИЯ
Полное устранение вредного влияния деятельности человека на
окружающую среду. Во-первых, за счет насыщения экосферы
молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы
деятельности человека в исходное сырье, а во-вторых, за счет
перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные
нанотехнологические методы. Прогнозируемый срок реализации:
середина XXI века.
ОСВОЕНИЕ КОСМОСА
По-видимому, освоению космоса «обычным» порядком будет
предшествовать освоение его нанороботами. Огромная армия
роботов-молекул будет выпущена в околоземное космическое
пространство и подготовит его для заселения человеком -
сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие
планеты, соорудит из «подручных материалов» (метеоритов,
комет) космические станции. Это будет намного дешевле и
безопаснее существующих ныне методов.
КИБЕРНЕТИКА
Произойдет переход от ныне существующих планарных структур
к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться
до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигнут
терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения
на нейроноподобных элементах. Появится быстродействующая
долговременная память на белковых молекулах, емкость которой
будет измеряться терабайтами. Станет возможным «переселение»
человеческого интеллекта в компьютер. Прогнозируемый срок
реализации: первая - вторая четверть XXI века.
РАЗУМНАЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ
За счет внедрения логических наноэлементов во все атрибуты
окружающей среды она станет «разумной» и исключительно
комфортной для человека. Прогнозируемый срок реализации: конец
XXI века.
