Что такое нанотехнологии?
Команда "Новаторы2020"
Нанотехнологии
Источник:
Происхождение термина
Приставка "нано", пришедшая из греческого языка ("нанос" по‑гречески ‑ гном), означает одну миллиардную долю. Один нанометр (нм) – одна миллиардная доля метра.
Термин "нанотехнология" (nanotechnology) был введен в 1974 году профессором‑материаловедом из Токийского университета Норио Танигучи (Norio Taniguchi), который определил его как "технология производства, позволяющая достигать сверхвысокую точность и ультрамалые размеры ...порядка 1 нм ...".
Источник:
https://intalent.pro/article/nanotehnologii-i-oblasti-ih-primeneniya.html
Возникновение нанотехнологий
Первое упоминание методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологией связывают с известным выступлением Ричарда Фейнмана "Там внизу много места" (англ. "There's Plenty of Roo to the Bottom") сделанным им в 1959 году в Калифорнийском технологическом институте на ежегодной встрече Американского физического общества. 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.
Источник:
https://studwood.ru/1783376/tovarovedenie/vozniknovenie_nanotehnologiy
Области применения нанотехнологии
Электроника
Развитие технологического процесса при изготовлении транзисторов в компьютерной технике (микро-процессоры) постепенно уменьшается с 90 до 14 нм, что не является пределом (планируется к 2019 году его уменьшить до 10-8 нм). Таким образом, на одном сантиметре кремния будет размещаться миллиард транзисторов. Благодаря развитию материаловедения и микроэлектроники происходит уменьшение элементарной ячейки запоминающих устройств. На сегодня перспективными становятся материалы на основе сверхрешеток, диамагнетиков, ферромагнетиков, в которых реализуется эффект гигантского магнитного сопротивления, перпендикулярного составления и анизотропии. Среди полупроводниковых технологий отметим лазеры, работающие при низкой температуре, имеют малый порог генерации (до 15 мкА), которые получат широкое использование, например, в квантовой криптографии. Сочетание полученных новейших результатов из сферы материаловедения и электроники позволяет создавать устройства с уникальными гибкими, влаго - и ударопрочными свойствами, имеют высокий коэффициент полезного действия и длительный срок службы. Применение новых материалов позволяет создавать высокоэффективное фотоприемное оборудования для видимого и инфракрасного излучения, использование которого повысит эффективность мониторинга линий электропередач, трубопроводов, охранных систем.
Источник:
https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/nanotehnologii-i-nanomaterialy.html
Энергетика
Вопросы энергообеспечения всегда актуальны, они предусматривают две основные задачи — создание приборов с экономным потреблением электроэнергии и изготовление зарядных устройств на основе новых технологий с улучшенными показателями. Осветительная техника модернизируется, лампы накаливания заменяются на яркие светодиоды и матрицы на их основе. Значительное внимание уделяется альтернативным видам энергии. Так, разработаны солнечные элементы, поглощающие энергию в инфракрасной части спектра. Это происходит благодаря технологии, которая использует специальный производственный процесс нанесения металлических наноантенн (крошечных квадратных спиралек) на пластмассовую подложку. Такая конструкция позволяет получать до 80% энергии солнечного света, тогда как существующие солнечные батареи могут использовать лишь 20%. Солнце излучает много тепловой энергии, часть из которой поглощается землей и другими объектами и излучается в течение многих часов после захода солнца; наноантенны "улавливают" это тепловое излучение с более высокой эффективностью, чем обычные солнечные батареи. Создание аккумуляторов на основе нановолокон кремния, содержащих ионы лития вместо углерода, приведет к увеличению емкости зарядных устройств и расширения диапазона использования. Ионная проводимость нанокомпозитов твердого электролита увеличивается на несколько порядков, за счет чего на его основе можно изготавливать миниатюрные гибкие батареи.
Источник:
https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/nanotehnologii-i-nanomaterialy.html
Медицина
Одной из наиболее перспективных областей применения нанотехнологий остается, безусловно, медицина. Ученые не первый год работают над проблемой доставки лекарственных препаратов непосредственно к клеткам, пораженным инфекцией или болезнью. Основная конструкция транспорта такова: капсула из биоматериала размером from 50 to 200 нанометров, в которой находятся молекулы лекарства. Снаружи капсула покрыта полимерными цепочками, с помощью которых определяется, когда капсула достигнет целевых тканей, после чего произойдет вбрасывание лекарства и распадение оболочки. Последние стадии можно откладывать и контролировать их наступление дистанционно, например, нагревом или ультразвуком. На прошедшем недавно форуме демонстрировался механизм администрирования локальной радиации к клеткам пораженной опухолью печени с помощью наноструктурированного пористого кремния. Кроме того, планируется использовать нанотехнологии при диагностике различных, в том числе онкологических, заболеваний, а также при работе с геномом человека.
Источник:
https://zen.yandex.ru/media/nauka/chto-takoe-nanotehnologii-5b99236cb4dba900ac7c66fa
Осуществимы ли нанотехнологии?
Один из теоретиков нанотехнологий, американский учёный Эрик Дрекслер, приводит следующий пример. Если бы человечество владело нанотехнологиями, медики могли бы создать устройство размером в несколько микрон, состоящее из мешка, лап с присосками и хобота. Его вводили бы в кровь человека, и устройство отыскивало бы микробы, присасывалось к ним и через хобот впрыскивало антибиотик, запасённый в мешке. Лечить многие болезни стало бы легче.
Всё живое на Земле, от бактерии и простейшего гриба до человека и секвойи, создано с помощью процессов, манипулирующих небольшими группами атомов — аминокислотами и белками. То есть в каком-то смысле можно считать, что нанотехнологии уже работают в живой природе.
К настоящему времени на принципах нанотехнологий разработаны конструкции из сотен и даже тысяч атомов, но среди них пока ещё нет ни одной, сравнимой по сложности с живой клеткой. Однако само существование жизни и биологических процессов доказывает практическую осуществимость нанотехнологий.
https://worldwebwar.ru/technology/nanotehnologii-chto-eto-takoe.html
Чем опасны нанотехнологии?
Глобальная опасность микроскопических размеров
Кроме того, нановещество способно проникать в клетки живых организмов и нарушать их структуру. Как показали результаты последних лабораторных экспериментов, контакт живого существа с наночастицами в 100% случаев является для него фатальным.
Новейшее оружие терроризма
Мировому сообществу нужно приложить максимум усилий, чтобы исключить возможность использования новейших разработок в сфере нанотехнологий террористическими организациями. Страшно даже представить, насколько глобален будет урон для всего человечества, если террористы получат доступ к новейшему химическому или биологическому оружию.
Нанотехнологии могут стать причиной мучительной гибели миллионов людей. С их помощью может быть создано устройство, которое способно заразить всех без исключения людей каким-нибудь смертельным токсином, к примеру, ботулизмом. Это наноустройство может иметь настолько миниатюрные размеры, что пятьдесят миллиардов его единиц с легкостью поместятся в обыкновенном, небольшом чемодане.
Смертельные разработки
Возможности использования нанотехнологий в военной сфере изучаются учеными во всем мире, однако наиболее результативные разработки разных видов оружия ведутся в Соединенных Штатах. К примеру, недавно американскими учеными было создано взрывчатое вещество "нанотермит", которое способно уничтожать живые организмы, воздействуя на них на клеточном уровне. При взрыве "нанотермит" может поразить все живое в радиусе многих километров, образовав взрывные волны, движущиеся со скоростью 1500-2300 метров в секунду.
Источник:
https://www.kakprosto.ru/kak-874331-chem-opasny-nanotehnologii