Вопрос 3. Нанотехнология.

НАНОТЕХНОЛОГИЯ, технология объектов, размеры которых порядка 10^-9 м (атомы, молекулы). Процессы нанотехнологии подчиняются законам квантовой механики. Нанотехнология включает атомную сборку молекул, новые методы записи и считывания информации, локальную стимуляцию химических реакций на молекулярном уровне и др.

БЭКМ

Наноме́тр (нм, nm) — единица измерения длины в метрической системе, равная одной миллиардной части метра (т.е. 10⁻⁹ метра). Устаревшее название — миллимикрон (10⁻³ микрона; обозначения: ммк, μm).

Это одна из наиболее часто используемых единиц измерения малых длин, равная 10 ангстремам — общепризнанной единице измерения, не входящей в систему СИ. Она часто ассоциируется с областью нанотехнологий и с длиной волны света. Длина волны видимого света составляет 380—760 нм. Расстояние между атомами углерода в алмазе равно 0,154 нм. Википедия

Нанотехноло́гия — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомарной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

1 нм = 10^-9 м одна миллиардная метра или одна тысячная микрона

Атомы имеют размер как раз примерно в одну миллиардную долю метра! От взаимного расположения и относительного количества атомов зависят не только свойства, но и само полученное в результате вещество. Все знают, что одни и те же атомы углерода в одной структуре образуют графит, а в другой – алмаз. Всего из трёх атомов – углерода, кислорода и водорода с небольшими добавками строятся все органические вещества, бактерии и вирусы, да и мы сами.

Нанотехнология совокупность методов получения изделий в атомарном масштабе (наноскопических), например, микросхем и микрочипов; а также внесения в традиционные технологии единичных атомов, придающих продукции дополнительные особые свойства.

НАНОТЕХНОЛОГИЯ

получение изделий в атомарном масштабе путём сборки молекул из атомов

внесение в традиционные технологии единичных атомов, придающих продукции дополнительные особые свойства

Нанометр также наиболее часто используется в описании технологий полупроводникового производства. Данные на компакт-дисках записываются в виде углублений (по-английски называются pits), имеющих размеры 100 нм глубины и 500 нм ширны.

Современные передовые технологии производства микросхем оперируют с элементами размером 15 нм^[1].

Нанотехнологии – это только поштучная сборка веществ из отдельных атомов.

Нанотехнологии дают возможность собирать под контролем физических методов наблюдения кристаллы нужных свойств из отдельных атомов, как из деталей конструктора. То есть видеть и перемещать отдельные атомы размером в одну миллиардную долю метра. Отсюда и название – нанотехнологии. http://shkolazhizni.ru/archive/0/n-7558/

В Техническом комитете ISO/ТК 229 под нанотехнологиями подразумевается следующее:^[1]микрон

• знание и управление процессами, как правило, в масштабе 1 нм, но не исключающее масштаб менее 100 нм, в одном или более измерениях, когда ввод в действие размерного эффекта (явления) приводит к возможности новых применений;

• использование свойств объектов и материалов в нанометровом масштабе, которые отличаются от свойств свободных атомов или молекул, а также от объемных свойств вещества, состоящего из этих атомов или молекул, для создания более совершенных материалов, приборов, систем, реализующих эти свойства.

Согласно «Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий на период до 2010 года» (2004 г.) нанотехнология определяется как совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.

Первое упоминание методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологией, связывают с известным выступлением Ричарда Фейнмана «Там внизу много места» (англ. «There’s Plenty of Room at the Bottom»), сделанным им в 1959 году в Калифорнийском технологическом институте на ежегодной встрече Американского физического общества. Ричард Фейнман предположил, что возможно механически перемещать одиночные атомы, при помощи манипулятора соответствующего размера, по крайней мере, такой процесс не противоречил бы известным на сегодняшний день физическим законам.

Впервые термин «нанотехнология» употребил Норио Танигути в 1974 году. Он назвал этим термином производство изделий размером несколько нанометров.

Наночастицы. Современная тенденция к миниатюризации показала, что вещество может иметь совершенно новые свойства, если взять очень маленькую частицу этого вещества. Частицы, размерами от 1 до 100 нанометров обычно называют «наночастицами».

Свойства наночастиц:

- наночастицы некоторых материалов имеют очень хорошие каталитические и адсорбционные свойства

- удается добиться взаимодействия искусственных наночастиц с природными объектами наноразмеров — белками, нуклеиновыми кислотами и др

- тщательно очищенные наночастицы могут самовыстраиваться в определенные структуры. Такая структура содержит строго упорядоченные наночастицы и также зачастую проявляет необычные свойства.

Таблица Примеры нанопродуктов

Примеры нанопродуктов	Свойства нанопродуктов
наномагниты	смогут заменить полупроводники
нановолокна	станут альтернативой всех сверхпрочных материалов
углеродные нанотрубки	можно применять в качестве защиты от микроволновых излучений
нанолед	не будет таять при температуре человеческого тела,
Наноплёнка из органических материалов	применяют для производства солнечных батарей. Такие батареи, хоть и обладают сравнительно низкой квантовой эффективностью, зато более дёшевы и могут быть механически гибкими.
наночастицы серебра	защищают людей от инфекций
наночастицы керамики	используются в приготовлении красок для автомобилей, которые стойки к всевозможным царапинам
нанопроволока	позволяет прочно укрепить титановые имплантанты
графен	моноатомный слой углерода, представляющий собой лист из одного слоя атомов этого элемента. Этот материал обладает большим количеством уникальных свойств: на сегодня он является лучшим проводником электрического тока при комнатной температуре и при этом обладает невиданной доселе прочностью. Он также хорошо проводит тепло, прозрачный и гибкий. Считается, что новый материал произведет революцию в электронике: в ближайшие 20-30 лет графеновые микропроцессоры способны вытеснить все современные полупроводниковые технологии.
нанопища	Обладает необычными свойствами: например, может светиться в темноте или быть необычного цвета.
нановакцина	может вводиться в организм путем распыления, без шприца, а также неприхотлива в плане хранения: она может находиться при комнатной температуре.
Нанороботы ( ассемблеры или репликатоы)	превращают одно вещество в другое, переставляя составляющие их атомы
медицинские нанороботы	должны уметь диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и внутренних органов, доставлять лекарства и даже делать хирургические операции. Представляется актуальным нахождение нанороботов в нервной системе для анализа ее деятельности, а также возможность корректировки собственной ДНК, например, для лечения аллергии и диабета. Медицинские нанороботы предоставят возможность оживления людей, замороженных методами крионики.

НАНОМЕДИЦИНА - слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне, используя разработанные наноустройства и наноструктуры. методы лечения и диагностики на основе нанотехнологий. Ключевой проблемой достижения этих поразительных результатов является создание машин ремонта клеток, прототипами которых являются нанороботы, называемые также ассемблерами или репликаторами. Но если обычные нанороботы должны уметь превращать одну вещь в другую, переставляя составляющие их атомы, то медицинские нанороботы должны уметь диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и внутренних органов, доставлять лекарства и даже делать хирургические операции. Они смогут уничтожать болезни еще в момент их зарождения и возвращать молодость. Кроме того, представляется актуальным нахождение нанороботов в нервной системе для анализа ее деятельности, а также возможность корректировки собственной ДНК, например, для лечения аллергии и диабета. Медицинские нанороботы предоставят возможность оживления людей, замороженных методами крионики.

Помимо медицинских нанороботов, существующих пока только в головах ученых, в мире уже созданы ряд технологий для наномедицинской отрасли. К ним относятся - адресная доставка лекарств к больным клеткам, диагностика заболеваний с помощью квантовых точек, лаборатории на чипе, новые бактерицидные средства.

Адресная доставка лекарств к больным клеткам позволяет медикаментам попадать только в больные органы, избегая здоровые, которым эти лекарства могут нанести вред.

Согласно исследованию "Нанотехнологии в сельском хозяйстве и пище" ("Nanotechnology in Agriculture and Food") нанопища – это пища, для производства которой использовались нанотехнологии, например, при культивировании растений или содержании животных, при переработке, а также для упаковки. Эта пища может содержать видоизмененные молекулы, обладающие нехарактерными для обычной пищи свойствами, например, пища может быть необычного цвета или даже светиться в темноте. Но это все же редкий случай, так как нанотехнологии необходимы для улучшения питательных свойств и полезности продуктов, а также для удешевления производства. Если для упаковки пищевых продуктов использовались нанотехнологии, то они также могут быть отнесены к "наноеде".