Современное состояние нанотехнологии в ведущих странах мира
В 1995 году во Франции открылся клуб ученых нанотехнологов и промышленников различных отраслей. В Великобритании начали издаваться первые журналы «Нанотехнология» и «Нанобиология». В них публиковались множество научных работ, посвященных нанотехнологическим разработкам, и их применению для создания нанороботов с целью их использования на Земле и в космосе.
Первый Институт наноструктурных материалов в Европе был организован в 1997 году в Великобритании. Во многих институтах мира как Италия, Швейцария, США, Германия, Франция, Израиль, Япония, Англия, и др. создавались лаборатории наноструктур, которые возглавляли известные ученые мира.
Среди высокоразвитых стран США не занимает лидирующей позиции, согласно анализу международного развития нанотехнологии в 1998 г. В Западной Европе и Японии уровень финансирования разработок достаточно высок. Это связано с тем, что ситуация в этих странах приводило к развитию единственного направления – технологии новых материалов из-за революции после Второй мировой войны, когда США были лидерами в мире в области развития науки и техники. Сейчас эти страны соревнуются за лидерство, и основная их программа нацеливается на значительное увеличение федерального финансирования для развития нанотехнологии. Во всю силу организовываются новые взаимодействия между правительственными, университетскими и частными организациями. И все же обеспечить абсолютное лидерство по всем направлениям в такой большой отрасли как нанонаука, практически невозможно. И поэтому все страны должны наладить взаимовыгодное сотрудничество друг с другом по обмену опытом и информацией для проведения совместных исследовательских работ и обучения молодых специалистов за рубежом. В наше время большая необходимость создать инфраструктуру, которая будет координировать сотрудничество по нанотехнологиям в международном масштабе [15].
Открытие углеродных нанотрубок
В 1991 году Сумио Ииджима японский исследователь из компании Nippon Electric Corporation (NEC) открыл углеродные нанотрубки (рис. 4). Он изучал на полярном ионном микроскопе осадок - сажу в поисках фуллеренов, который образуется на катоде, когда при разряде вольтовой дуги распыляется графит в атмосфере гелия. Он заинтересовался, когда увидел неприглядный серый «обрубок» диаметром 0,8 нм, вырастающий на катоде. Был замечен графитовый наноцилиндрик с угольно-черной сердцевиной подобный закрытым мини-туннелем, построенным из особых видов сажи. Исследования с помощью электронной микроскопии осадка сажи свидетельствовала о наличии протяженных полых объектов диаметром несколько десятков нанометров. Их цилиндрические стенки представляли собой сверхустойчивую структуру из шестигранных колец углерода, закрытых по краям полусферическими крышечками из семи- или восьмигранников. Так были открыты нанотрубки и наноконусы [18].
Рисунок 4. Открыватель углеродных нанотрубок Сумио Ииджима [10].
Полученные нанотрубки были многослойными, и, конечно же, мгновенно возникла задача синтеза монослойных углеродных нанотрубок. С. Ииджимой в результате исследований установил, что добавлением небольшого количества порошков катализаторов кобальта, никеля или железа в графитовые электроды обеспечивается образование однослойных нанотрубок. Оказалось, что металлической добавкой, то есть добавкой катализаторов, можно предотвратить не только образование фуллеренов и многослойных нанотрубок но и при этом также обеспечить снижение температуры синтеза, в результате чего температура вольтовой дуги не превышает температуру, при которой нанотрубки слипаются друг с другом.
Тут важно отметить, что теоретическая возможность образования цилиндрической нанотрубки была предсказана советским физиком Михаилом Юрьевичем Корниловым еще в 1977 году, а мнение об их существовании было высказано русским ученым Леонидом Александровичем Чернозатонским за несколько месяцев до их экспериментального получения.
Аналогичные структуры наблюдались учеными еще в 1952—1953 годах, чему свидетельствуют научные литературные данные. Но детальным изучением никто не занимался.
В 1992 году были обнаружены природные фуллерены в углеродном минерале - шунгите. Позже наночастицы и наноструктуры находили даже в метеоритах. Оказывается, многослойные фуллерены могут присутствовать и во многих технологических углеродных материалах как сажа.