Четвертое направление связано с наномеханизмами

– механизмами на нано и микроуровнях. Наноактюаторы и наносенсоры образуют особую группу механизмов, основанных на нанопринципах.Условно эту группу можно назвать «сенсоры и приборы». Включает исследования по сенсорам и приборам на нанопринципах и в нано и микроразмерах. Содержит следующие подклассы:

Биосенсоры

Наносенсоры

Наноинструменты

Наноактюаторы

Нанодатчики

Микроразмеры определяют не только чрезвычайно разнообразные, но и принципиально новые области применения наномеханизмов – вплоть до глобального контроля сред. В широком смысле слова роль наномеханизмов заключается в формирование нового технологического уклада.

При том, что наномеханизмы – наиболее перспективная часть нанотехнологического пакета – рассматривать ее как наиболее продолжительную во времени не всегда верно. Скорее можно говорить о том, что временной горизонт для этой части системной совокупности нанотехнологий – долгосрочный, при этом его верхняя граница не может быть точно определена.

Примером тому является «смежная» дисциплина – биотехнологии, для которой наличие такого рода объектов – естественно.

Так, разработанная в ИФП СО РАН технология создания нанотрубок позволила создать датчик термоанемометра, который имеет в сто раз лучшие частотные характеристики по сравнению с существующими. Полученные результаты позволили построить массивы микродатчиков на достаточно большой поверхности, что позволяет переходить к созданию «думающей» поверхности летательного аппарата, которая будет подстраиваться под аэродинамический поток, затягивая ламинарно-турбулентный переход и уменьшая сопротивление.

Основной проблемой в наноиндустрии на перспективу является управляемый механосинтез, т.е. составление молекул из атомов с помощью механического приближения до тех пор, пока не вступят в действие соответствующие химические связи. Для обеспечения механосинтеза необходим наноманипулятор, способный захватывать отдельные атомы и молекулы и манипулировать ими в радиусе до 100 нанометров. Наноманипулятор должен управляться либо макрокомпьютером, либо «нанокомпьютером», встроенным в робота-сборщика (ассемблера), управляющего манипулятором.

На сегодня достоверная информация о наличии в какой-либо стране подобных манипуляторов отсутствует. Зондовая микроскопия, с помощью которой в настоящее время производят перемещение отдельных молекул и атомов, ограничена в диапазоне действия, и сама процедура сборки объектов из молекул из-за наличия интерфейса «человек – компьютер – манипулятор» не может быть автоматизирована на наноуровне.Вместе с тем, уже на сегодня в этом направлении имеются значимые успехи.Так, Институтом Молекулярного Производства (IMM) разработан предварительный дизайн наноманипулятора с атомарной точностью. За изготовление такого устройства назначена премия только из фонда IMM в размере 250 тыс. долларов. Как только будет получена система «нанокомпьютер – наноманипулятор» (эксперты прогнозируют это в 2010-2020 гг.), можно будет программно произвести еще один такой же комплекс – он соберет свой аналог по заданной программе, без непосредственного вмешательства человека

Вместе с тем, в более близкой перспективе – целый спектр более частных возможностей, основанных на данном направлении нанотехнологий.

Например, с помощью механоэлектрических нанопреобразователей можно будет преобразовывать любые виды энергии с большим КПД и создать эффективные устройства для получения электроэнергии из солнечного излучения с КПД около 90%.

Утилизация отходов и глобальный контроль за системами типа «recycling» позволит существенно увеличить сырьевые запасы человечества. Станут возможными глобальный экологический контроль, погодный контроль благодаря системе взаимодействующих «нанороботов», работающих синхронно.

Инструментальная составляющая развития этого направления активно развивается. Так, в частности, в 2008 г. Роберт Фрайтас и Ральф Меркле представили набор из девяти молекулярных инструментов для механосинтеза нанообъектов. Это является важным шагом на пути к созданию нанофабрик и молекулярному производству.

Используя вычислительные методы квантовой химии, учёные за три года интенсивного моделирования и внимательного анализа химических реакций смоделировали работу «минимального» набора молекулярных инструментов для механосинтеза разнообразных наноструктур. Все устройства составлены только из атомов углерода, водорода и германия. По словам Ральфа Меркла, эти инструменты довольно просты, но достаточно гибки для того, чтобы открыть широкий диапазон возможностей.

Заключение.

Нанотехнология – без сомнения самое передовое и многообещающее направление развития науки и техники на сегодняшний день. Возможности её поражают воображение, мощь – вселяет страх. Видимо будущее развитие технологии будет основываться на балансе между созиданием и разрушением. Обязательно появятся военные и, более того, подпольно-хакерские, применения. Но и многообразие мирных задач, поставленных перед нанотехнологией сегодня, не даст покоя учёным. Нанотехнология в корне изменит нашу жизнь. Появятся новые возможности, идеи, вопросы и ответы.
Сегодня кажется, что новый мир в наших руках. Однако на самом деле почти все массовые эксперименты ограничиваются лишь ловким гравированием атомами. Будущее же технологии закладывают ставшие уже традиционными области науки и техники. Микроэлектроника, робототехника, нейротехнология – привычные слуху названия, стоящие за сегодняшними науками, кажущимися практически бесполезными на фоне нанотехнологии.
Мы используем достижения новой технологии сегодня и уже не можем отказаться. Нам уже сложно помыслить даже день без компакт-дисков, а также всего того, что мы не видим. Это то, что упрятано в корпуса машин, систем безопасности, контроля окружающей среды. Датчики на основе наноэлементов используются уже далеко не первый год.
Нанороботы в будущем создадут интеллектуальную среду обитания. Буквально все пространство будет пронизано ими, они, связываясь между собой, создадут глобальную сеть, с которой можно будет взаимодействовать без всяких терминалов. Благодаря огромному количеству этих роботов, сеть будет «распаралелленной», что позволит передавать информацию с невообразимой сегодня скоростью. К тому времени накопится достаточно «контента» для распространения, хотя кто знает, может быть по этим сетям будет передаваться и материя, ведь разработки в области телепортации также связаны с небезызвестным имненем IBM.
Напоминаю – практически всё, что обещает нам сегодня нанотехнология, можно ощутить сегодня благодаря смежным технологическим разработкам. Можно пожить в интеллектуальной техносреде – уже разработаны целые интеллектуальные дома, набитые умной техникой, включая аресловутый холодильник с доступом в интернет. Микробототехникой занимается множество лабораторий по всему миро, например SANDIA и MEMX. Медицина – биоимплантаты, вживляемые в организм, несущие на борту от чипов с личной информацией до электронных органов. Нейропроцессоры и системы с параллельными алгоритмами существуют в программных реализациях. Они пусть медленно, но успешно работают. Конечно эти разработки слишком велики по габаритам, чтобы сравниться с наноустройствами, однако уже сейчас мы можем оценить, чем мы будем жить в будущем, причём не слишком отдалённом.

Поиск по сайту: