Знание-сила, 2008 № 07 (973) - [8]
Сама по себе «нанотехнология» — расплывчатое понятие. Нередко те, кто говорит о ней, вкладывают совершенно разные смыслы. Обобщая их, можно сказать, что нанотехнология — это научное и промышленное направление, которое занимается любыми объектами размером менее ста нанометров — ста миллиардных долей метра. Ее цель — изготовление различных наноструктур или манипуляция ими. Для этого используются эффекты и феномены, которые очевидны лишь на атомарном и молекулярном уровнях.
Особенно ярко проявляются любые поверхностные эффекты. Если в мире макрообъектов многое определено их объемом, то здесь все более важными становятся именно свойства поверхности наноструктур, где и расположена большая часть атомов, составляющих их. Допустим, мы возьмем частицу диаметром 30 нанометров — лишь около пяти процентов ее атомов пребывают на поверхности частицы. Если уменьшить ее размер до 10 нанометров, то уже 20 процентов атомов находится на ее поверхности, а у частицы диаметром в один нанометр там оказывается половина всех атомов. По этой причине макрообъекты и наночастицы, изготовленные из одного и того же материала, обладают разными физическими свойствами. У последних заметно выше твердость и электропроводность, а вот температура их плавления на несколько сотен градусов ниже, чем у традиционных порошковых металлов. Или такой пример: крупицы диоксида титана рассеивают видимый свет, а наночастицы пропускают его, словно они из стекла, но зато поглощают ультрафиолетовый свет. Они представляют собой идеальный фильтр для защиты от вредного излучения.
Другая особенность заключается в том, что поведение всех структур диаметром менее 50 нанометров обусловлено, скорее, законами квантовой, нежели классической, физики. Мы покидаем территорию традиционной науки и переносимся туда, где нас подстерегает что-то неопределенное и зыбкое. Например, здесь наблюдается туннельный эффект. Благодаря ему электронам с определенной долей вероятности удается преодолевать различные барьеры — допустим, зазор, разделяющий металлическую поверхность и наконечник растрового туннельного микроскопа (более точная формулировка этого эффекта такова: «туннельный эффект — это преодоление микрочастицей потенциального барьера в том случае, когда ее полная энергия меньше высоты барьера». — А.В.). Кстати, с помощью того же растрового микроскопа можно не только наблюдать за отдельными атомами, но и манипулировать ими — перемещать их, формируя из них более сложные структуры.
По прошествии двух десятилетий нанотехнология превратилась в очень перспективную отрасль промышленности. Инвестиции в нее исчисляются миллиардами долларов. Все «нано» нынче в моде — от Калифорнии до Камчатки. Все чаще производители сообщают, что при изготовлении их продукции «использованы новейшие нанотехнологии». Это замечание сразу выделяет их товары из потока других, произведенных по старинке. Правда, некоторые из лаков и полимеров, содержащих высокодисперсные добавки, успешно продаются вот уже лет 30 — 40, и лишь в последние годы они стали именоваться «наноизделиями», поскольку это повышает объем продаж.
«Искусство орнамента» в мире нанотехнологии: структура содержит атомы серы и меди
Ну, а путь к созданию «машин Дрекслера» оказался куда более долгим, чем полагал футуролог, уверявший, что к 2020 году будет развернута промышленная сборка наномашин. Многие специалисты вообще сомневаются в том, что его видения когда-нибудь воплотятся в жизнь. Правда, по страницам книг и журналов все еще блуждают призраки нанороботов, собранных из одной-другой тысячи атомов. Иные из них курсируют по кровеносным сосудам человека в поисках раковых клеток или возбудителей заболеваний, которых они же и уничтожат немедленно. На самом деле, до появления подобной флотилии, высадившейся внутри организма, еще далеко.
Зато Дрекслер и другие «гуру» нанотехнологии правы в другом: со временем их любимая технология найдет повсеместное применение. Техника становится все миниатюрнее, а потому не нужно быть и пророком, чтобы предположить, какое развитие получит нанотехнология. Она поистине будет играть ключевую роль в медицине, технике, энергетике, позволит создать более эффективные компьютерные системы, бережнее использовать природные ресурсы, успешнее бороться с болезнями. Нанотехнология проникает в нашу жизнь постепенно, исподволь вытесняя из обихода привычные прежде предметы. Как ни радикальна эта научно-техническая отрасль, ее вторжение в быт не приведет к решительной революции.
Каковы же сейчас подлинные успехи нанотехнологии? Где они, новые товары и материалы, которые изменят нашу жизнь? Опросы показывают, что у большинства и россиян, и жителей ЕС само слово «нанотехнология» пока еще вызывает ощущение, что речь идет о чем-то экзотическом, что, вероятно, войдет в наш обиход еще нескоро. Хотя в последнее время о нанотехнологии много говорится и пишется, мало кто ощутил на себе ее достижения. Гораздо больше людей, например, знакомы не понаслышке с продукцией биотехнологов.
Впрочем, в этом даже есть свое преимущество. Если трансгенных продуктов побаиваются многие, то о токсических свойствах наночастиц редко кто слышал. Вред, приносимый ими, еще мало изучен. Отношение к нанотехнологии пока самое положительное, но все может вскоре измениться: ведь когда-то ни атомная энергетика, ни генная инженерия тоже не вызывали никаких страхов у населения.
