Перспективы

Каждые два года около тысячи специалистов в области полупроводниковой технологии из разных стран и фирм составляют так называемую «Международную маршрутную карту в области полупроводниковой технологии», в которой формулируются задачи и предполагаемые достижения на очередное двухлетие. В последние годы упор делается на новой функциональности нано- и микроэлектроники, например в области диагностики или совмещения устройств классической электроники с живыми нейронами. Мобильные телефоны к периоду 2015—2020 гг. благодаря развитию наноэлектроники будут создавать полную иллюзию полно­ценного общения, распознавая не только звуки, зри­тельные образы, но и запахи.

Отметим, что по производству компьютеров с 2006 г. на второе после США место вышел Азиатский регион, впервые обогнавший Европу. При этом Китай по объему производства практически сравнялся с Японией. Специалисты считают, что развитие информационных технологий, включая технологию передачи информации, - одно из самых важных достижений XX в. Важность информационных технологий сравнивают с появлением много веков назад книгопечатания [2]. Только в отличие от книгопечатания, внедрение новых технологий (в том числе персональных компьютеров) в быт, образование, науку, медицину произошло буквально за 10 лет.

В XXI в. наноэлектроника «подхватывает эстафету» у микроэлектроники. Полагают, что если закон Мура будет продолжать действовать, то уже к 2020 г. мощ­ность компьютеров достигнет обрабатывающей мощ­ности человеческого мозга, а к 2050 г. компьютер по мощности будет конкурировать с суммарной обрабаты­вающей мощностью разума всего человечества.

Лекция: Наноматериалы

Определение понятия «наноматериалы»

Техническая культура общества во многом определяется используемыми материалами. Это нашло отражение в названиях «каменный век», «железный век», «бронзовый век». XXI век, скорее всего, можно назвать веком функциональных материалов и нанобиоструктур.

К наноматериалам можно отнести макроскопические материалы, если элементами их структуры являются нанообъекты, наноразмерные элементы.

Н апример, трековые мембраны (рис. 7.1) представляют собой макроскопическую полимерную пленку с микро или наноразмерными сквозными каналами (треками), пробитыми тяжелыми ионами на ускорителе. Такие пленки используют, прежде всего, как фильтры. Мировыми лидерами в этой области являются Объединенный институт ядерных исследований (г. Дубна), Институт кристаллографии РАН, Физикотехнический институт РАН.

К наноматериалам относятся: ткань на основе нанотрубок, световоды на базе фотонных кристаллов, одномерная (ID) сверхрешетка из перемежающихся магнитных и полупроводниковых нанослоев и др.

До появления наноматериалов и осознанного выделения их в особый класс уже существовали и применялись разнообразные материалы с ультрадисперсными частицами и наночастицами. Получившая развитие в XVIII-XIX вв. фотография основывалась на образовании наночастиц серебра при разложении галогенида серебра под действием света. Ультрадисперсные порошки металлов, сплавов, оксидов и полупроводников, а также эти вещества в объемном состоянии, с зернами микронного размера, получили широкое применение. В промышленной химии успешно использовали катализ на малых частицах, которые для увеличения эффективности химической реакции помещались на твердый носитель с развитой поверхностью (например, микропористый цеолит). Многие полимеры образуют сложную структуру на микро и наноуровне. Переход от дисперсных и ультрадисперсных частиц, составляющих структуру материала, к наночастицам и классификация материалов по размерному признаку вполне закономерны.

Число разнообразных наноматериалов непрерывно увеличивается, отражая растущие потребности современной техники. Мы рассмотрим некоторые из них, подчеркивая особенности применения и методов их получения.