Тема 9. Нанотехнології

9.1. Поняття про нанотехнології та наноматеріали

В сучасній літературі існують різні підходи щодо визначення сутності нанотехнології, проблем та перспектив її застосування в умовах розвитку інноваційного суспільства. Нанотехнологію можна розглядати у якості терміна, який відображає різні дисципліни, кожна із яких має свій власний метод дослідження. Можна сказати, що нанотехнологія – це один із наукових напрямів, що досліджує властивості речовини на макрорівні та можливості конструювання різного роду устроїв, розміри яких вимірюються міліардними долями метру, тобто, по суті справи, молекул, використовуючи унікальні та достатньо сильні електричні, фізичні і хімічні властивості матеріалів, що проявляються у даному діапазоні.

Термін нанотехнологія увів один японський інженер у 1974р., а у масовий лексикон воно увійшло в 1986р. завдяки Е.Дрекслеру, який назвав ключовий атрибутом нанотехнології її саморозвиток – як технології відтворення на рівні молекулярних та атомних асамблей майже всього того, що створила природа за своїми законами. Нанотехнолгія, на його думку, дозволяє зробити те, що ми тільки можемо замислити, у тому числі і нові, невідомі природі молекулярні (атомні) ансамблі. Саме ця нова організація реальності, у свою чергу, відкриває нам світ нових технологій, про які ми навіть не запідозрюємо. Сучасний технологічний прорив визначається можливостями подібного реструктурування матерії, яке здатне перетворити світ.

Наноматеріали – матеріали, створені з використанням наночастинок і/або за допомогою нанотехнологій, які володіють якими – небудь унікальними властивостями, зумовленими присутністю цих частинок в матеріалі. До наноматеріалів відносять об’єкти , один із характерних розмірів яких лежить в інтервалі від 1 до 100 нм. Способи одержання наноматеріалів можна розділити на дві групи: зборка із атомів та диспергірування макроскопічних матеріалів.

До арсеналу наноінструментів, за допомогою яких людина вже сьогодні вторгається у фундаментальні першооснови природного та біо – соціального життя, входять скануючі тунельні мікроскопи та атомносилові мікроскопи. Найближчим часом мають з’явитися самовідтворювані, асамблери та інші молекулярні машини, які здатні самостійно не лише маніпулювати окремими атомами, але і шляхом перестановок атомів: самовідтворюватися; створювати із наявного матеріалу (тобто із атомів) будь – які корисні для людини матеріали, речовини, машини, одяг, їжу; мандруючи по людському тілу і проникаючи усередину клітин, вони можуть відновлювати пошкоджені внутрішньоклітинні об’єкти, покращувати генні структури і тим самим підтримувати тривале існування будь – якого живого організму.

9.2. Напрямки розвитку нанотехнологій

Нанотехнології розвиваються за такими основними напрямками:

• створення матеріалів з ексклюзивними, наперед заданими властивостями шляхом оперування окремими молекулами;

• конструювання нанокомп’ютерів, які використовують замість звичайних мікросхем набором логічних елементів з окремих молекул;

• збирання нанороботів-систем, що само розмножуються і призначені для ведення будівництва на молекулярному рівні.

Нанотехнології знаходяться на передньому краї різноманітних наукових, економічних та соціальних напрямків розвитку.

Наприклад, Японська компанія Nichia є на сьогодні провідним виробником техніки освітлення на основі нанотехнологій. Їхні світові діоди у багато разів ефективніші за звичайні лампочки. А якщо взяти до уваги, що 20% світової енергії витрачається на освітлення, стає зрозуміло – перехід від звичайних ламп на світові діоди дозволить досить суттєво економити енергетичні ресурси.