Люди всегда хотели улучшить условия своей жизни. Для этого первобытные люди придумали разные орудия труда, позже они приручили животных, которые начали приносить им пользу. С тех пор прошло много времени, мир изменился, а вместе с ним изменились и потребности людей. Теперь большинство из нас уже не может представить себе жизнь без современных благ, достижений науки, техники, медицины. Следующим шагом в этом развитии станет освоение нанотехнологий: систем очень малого размера, способных выполнять команды людей.
Технический прогресс направлен на разработки более мощных, скоростных, миниатюрных устройств. Устройства, создаваемые человеком, становятся все меньше и компактней, и приближаются по своим размерам к размерам молекул.
Нанотехнология — это область науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Приставка «нано» в названии технологии означает одну миллиардную часть единого целого. Происходит от др.-греч. νᾶνος, nanos — «гном, карлик».
Термином «нанонаука» называют изучение явлений на атомном и молекулярном уровне и научного объяснения нанотехнологии. Целью этих изучений является получение нанопродуктов. Пока нанонаука занимается только теоретическими исследованиями и производством первых опытных образцов новых материалов.
Термин «нанотехнология» применяют тогда, речь идет о чем-то очень миниатюрном. Об устройствах, состоящих из отдельных атомов, о нанотрубках из графена, о роботах, созданных на основе наноматериалов.
Впервые английский термин «Nanotechnology» был предложен японским профессором Норио Танигучи в середине 70-х годов прошлого века в докладе «Об основных принципах нанотехнологии» на международной конференции в 1974 году, то есть задолго до начала масштабных работ в этой области. По своему смыслу он подразумевает совокупность знаний, способов, приемов, конкретных процедур, а также материальные результаты их использования — нанопродукты.
Однако, это были лишь высказывания. На самом деле нанотехнологии берут свое начало в более поздние сроки — в 1989 году.
1. Наноматериалы
Это научное направление занимается изучением и разработкой новых материалов, состоящих из пленок и трубок, макроскопические свойства которых определяются химическим составом, строением и размерами.
Такие материалы могут быть разного типа (наночастицы, нанопленки, нанотрубки) и различаться по составу (металлические, полупроводниковые, органические, углеродные, керамические). Также эти материалы могут выполнять совершенно разные функции. Например детекторные и сенсорные наноматериалы.
Это направление занимается созданием различных материалов, которые могут быть использованы в совершенно различных областях. Существуют ещё и другие направления нанотехнологий, которые разрабатывают материалы для использования в узких областях, таких как электроника, биотехнология, медицина.
2. Наноэлектроника
Это область электроники, которая занимается разработкой технологий для производства крохотных устройств электроники и приборов, использующих эти устройства. Размеры таких устройств сравнимы с размерами молекул, то есть до 100 нм. Примером таких устройств могут служить интегральные схемы. Эта область науки также занимается изучением функционирования приборов, созданных и применение наноустройств.
В данном направлении проводятся исследования и разработки технологий для производства компонентов для компьютеров, телекоммуникационных устройств, накопителей информации, различных детекторов.
3. Нанофотоника
Это направление науки, которое связанно с разработкой принципов и технологий производства устройств, которые используются при передаче информации с помощью электромагнитного излучения. А также приборов на основе таких устройств. В этой области изучаются физические явления, которые происходят при взаимодействии фотонов с миниатюрными объектами.
Это направление исследует явления испускания и поглощения электромагнитного излучения различных диапазонов, полупроводниковые источники и детекторы электромагнитного излучения, оптические волокна наноразмеров и приборы на их основе, светодиоды, твердотельные и органические лазеры, элементы фотоники и коротковолновой нелинейной оптики.
4. Нанобиотехнологии
Область, занимающаяся целенаправленным использованием биологических макромолекул и органелл для разработки и создания наноматериалов и наноустройств.
Данная область занимается изучением того, как наноматериалы воздействуют на биологические объекты и процессы, в них протекающие. Результаты этого изучения позволяют контролировать и управлять их биологическими или биохимическими свойствами, а также создавать новые устройства с заранее заданными биологическими или биохимическими свойствами.
5. Наномедицина
Эта область науки находит практическое применение нанотехнологий в медицинских целях. К ней можно отнести исследования и разработки в области диагностики, а также контроля и адресной доставки лекарств. К наномедицине относятся исследования и разработки в области восстановления и реконструкции органов человеческого организма с использованием наноструктур и наноустройств.
Другой важной частью наномедицины является разработка медицинских методов диагностики, медицина восстановления и регенерации тканей, методы клеточной и генной терапии с использованием наноматериалов, применение лазеров в микро- и нанохирургии. К этой же области относятся нанотехнологии в фармакологии, фармацевтике и токсикологии.
6. Технологии и специальное оборудование для опытного и промышленного производства наноматериалов и наноустройств
К этой области техники относятся исследования, связанные с разработкой технологий и специального оборудования для производства наноматериалов и наноустройств. К нему относятся методы производства наноструктур и наноматериалов и приборостроение для нанопромышленности.
Несмотря на то, что нанотехнологии — это очень молодое направление науки, они уже сейчас применяются о некоторых областях деятельности человека. Одна из первых областей их применения — электроника. Нанотехнологии используются при производстве компьютерной техники. Это позволяет значительно уменьшить её размеры. Также создание новых наноматериалов позволяет создавать устройства с уникальными гибкими, влаго- и ударопрочными свойствами, работающими при очень низких или, наоборот, очень высоких температурах.
Ещё одна важная область применения нанотехнологий — энергетика. Основные направления применения нанотехнологий в энергетике это создание устройств с экономным потреблением электроэнергии и создание зарядных устройств на основе новых технологий с улучшенными показателями.
Использование нанотехнологий в медицине позволяет уменьшить размеры таблеток и повысить содержание лечебного вещества в крови. Оборудование, созданное с использованием нанотехнологий, позволяет исследовать организмы на уровне клеток, выполнять манипуляции с молекулами и дает возможность выращивать или клонировать части органов. Сочетание биологических и медицинских знаний вместе с достижениями электроники позволяют, используя нанотехнологии и наноматериалы, создавать микроскопические устройства, вживляемые в ткани организмов, для контроля здоровья человека или животного.
Военные нанотехнологии — одно из направлений использования нанотехнологий. Здесь нанотехнологии могут быть использованы при создании средств защиты человека от различных видов оружия. Очень важно не допустить создания нанотехнологического оружия, которое, скорее всего, погубит все живое на Земле.
Мы живем в удивительное время стремительного развития науки и технологий. Я считаю, что нанотехнологии — одно из самых перспективных направлений деятельности человеческого разума и оно будет стремительно развиваться в ближайшие десятилетия. Развитию таких технологий будет способствовать развитие вычислительной техники, которое сделает процесс исследования создания наномашин более быстрым. Думаю, что развитие нанотехнолигий приведет к созданию новых продуктов, товаров и машин и изменит все сферы жизни человеческого общества.
Литература:
- Кобаяси, Н. Введение в нанотехнологию / Н. Кобаяси. — 2-е изд. —: БИНОМ, 2008. — 134 c. — Текст: непосредственный;
- НАНО — ЭТО.... — Текст: электронный // Тольятинский государственный университет: [сайт]. — URL: http://edu.tltsu.ru/sites/site.php?s=82&m=36817 (дата обращения: 08.02.2021);
- Конищева, Елена Перспективы нанотехнологий / Елена Конищева. — Текст: электронный // Calameo: [сайт]. — URL: https://ru.calameo.com/read/004720196cfbf5a460ad2 (дата обращения: 08.02.2021).
