Nanoteknik

Nanoteknik  är ett område av grundläggande och tillämpad vetenskap och teknik som behandlar en uppsättning teoretiska motiveringar, praktiska metoder för forskning, analys och syntes, samt metoder för produktion och användning av produkter med en given atomstruktur genom kontrollerad manipulation av individer. atomer och molekyler .

Definitioner och terminologi

Idag (2018-2021) finns det ingen enskild standard i världen som beskriver vad nanoteknik och nanoprodukter är.

Bland tillvägagångssätten för definitionen av begreppet "nanoteknik" finns följande:

1. I tekniska kommittén ISO /TC 229 avser nanoteknik följande: [1]
   1. kunskap och kontroll av processer, vanligtvis i en skala av 1 nm , men inte exklusive en skala mindre än 100 nm i en eller flera dimensioner, när införandet av en storlekseffekt (fenomen) leder till möjligheten till nya tillämpningar;
   2. använda egenskaperna hos föremål och material på en nanometerskala, som skiljer sig från egenskaperna hos fria atomer eller molekyler, såväl som från bulkegenskaperna hos ett ämne som består av dessa atomer eller molekyler, för att skapa mer avancerade material, anordningar, system som implementera dessa egenskaper.
2. På Ryska federationens territorium är begreppet nanoteknik etablerat i GOST R 55416-2013 "Nanoteknik. Del 1. Grundläggande termer och definitioner " [2] , nämligen:

en uppsättning tekniska metoder som används för att studera, designa och tillverka material, anordningar och system, inklusive målinriktad kontroll och hantering av strukturen, kemiska sammansättningen och interaktionen av deras beståndsdelar individuella delar av nanoområdet .

1. Enligt "Begreppet utveckling i Ryska federationen av verk inom området nanoteknik för perioden fram till 2010 " ( 2004  ) [3] definieras nanoteknik som en uppsättning metoder och tekniker som ger förmågan att skapa och modifiera objekt på ett kontrollerat sätt, inklusive komponenter med storlekar mindre än 100 nm, åtminstone i en dimension, och som ett resultat av detta har de fått fundamentalt nya kvaliteter som gör att de kan integreras i fullt fungerande system i stor skala.

Den praktiska aspekten av nanoteknik involverar produktion av enheter och deras komponenter som behövs för att skapa, bearbeta och manipulera atomer , molekyler och nanopartiklar . Det är underförstått att ett objekt inte behöver ha minst en linjär dimension mindre än 100 nm - det kan vara makroobjekt, vars atomstruktur styrs för att skapas med en upplösning på nivån för enskilda atomer, eller innehållande nano -objekt . I en vidare mening täcker denna term också metoderna för diagnostik, karakterologi och forskning av sådana föremål.

Nanoteknik skiljer sig kvalitativt från traditionella discipliner, eftersom de vanliga makroskopiska teknikerna för hantering av materia på sådana skalor ofta är otillämpliga, och mikroskopiska fenomen, som är försumbart svaga på de vanliga skalorna, blir mycket mer betydelsefulla: egenskaperna och interaktionerna mellan enskilda atomer och molekyler eller aggregat av molekyler (till exempel Vander Waals ), kvanteffekter .

Nanoteknik och i synnerhet molekylär teknologi är nya, mycket lite utforskade discipliner. De viktigaste upptäckterna som förutspås i detta område har ännu inte gjorts. Ändå ger pågående forskning redan praktiska resultat. Användningen av avancerade vetenskapliga landvinningar inom nanoteknik gör det möjligt att hänvisa till högteknologi .

Utvecklingen av modern elektronik är på väg att minska storleken på enheter. Å andra sidan närmar sig klassiska produktionsmetoder sin naturliga ekonomiska och tekniska barriär, där storleken på enheten inte minskar mycket, men de ekonomiska kostnaderna ökar exponentiellt . Nanoteknik är nästa logiska steg i utvecklingen av elektronik och andra vetenskapsintensiva industrier.

Historik

Många källor, främst på engelska, associerar det första omnämnandet av metoder som senare skulle kallas nanoteknik med Richard Feynmans berömda tal "There's plenty of room at the bottom" , som han gjorde 1959 vid California Institute of Technology vid den årliga möte i American Physical Society. Richard Feynman föreslog att det var möjligt att mekaniskt förflytta enstaka atomer med en manipulator av lämplig storlek, åtminstone en sådan process skulle inte motsäga de fysiska lagar som är kända idag.

Han föreslog att man skulle göra denna manipulator på följande sätt. Det är nödvändigt att bygga en mekanism som skulle skapa sin egen kopia, bara en storleksordning mindre. Den skapade mindre mekanismen måste återigen skapa sin kopia, återigen en storleksordning mindre, och så vidare tills dimensionerna av mekanismen står i proportion till dimensionerna för en atoms storlek. Samtidigt kommer det att vara nödvändigt att göra förändringar i strukturen av denna mekanism, eftersom tyngdkrafterna som verkar i makrokosmos kommer att ha mindre och mindre inflytande, och krafterna från intermolekylära interaktioner och van der Waals krafter kommer att påverka allt mer mekanismens funktion. Det sista steget - den resulterande mekanismen kommer att montera sin kopia från enskilda atomer. I princip är antalet sådana kopior obegränsat, det kommer att vara möjligt att skapa ett godtyckligt antal sådana maskiner på kort tid. Dessa maskiner kommer att kunna sätta ihop makrosaker på samma sätt, atom-för-atom-sammansättning. Detta kommer att göra saker till en storleksordning billigare - sådana robotar (nanorobotar) kommer att behöva ges endast det nödvändiga antalet molekyler och energi, och skriva ett program för att montera de nödvändiga föremålen. Hittills har ingen kunnat motbevisa denna möjlighet, men ingen har ännu lyckats skapa sådana mekanismer. Så här beskrev R. Feynman manipulatorn han föreslog:

Jag funderar på att bygga ett elektriskt styrt system som använder skräddarsydda "servicerobotar" i form av fyra gånger mindre kopior av operatörens "händer". Sådana mikromekanismer kommer enkelt att kunna utföra operationer i reducerad skala. Jag pratar om pyttesmå robotar utrustade med servomotorer och små "armar" som kan vrida lika små bultar och muttrar, borra väldigt små hål etc. Kort sagt kommer de att kunna göra allt arbete i en skala av 1: 4. För att göra detta måste du naturligtvis först göra de nödvändiga mekanismerna, verktygen och manipulatorarmarna till en fjärdedel av den vanliga storleken (i själva verket är det tydligt att detta innebär en minskning av alla kontaktytor med 16 gånger). I det sista skedet kommer dessa enheter att vara utrustade med servomotorer (med en effektminskning på 16 gånger) och kopplas till ett konventionellt elektriskt styrsystem. Därefter kommer det att vara möjligt att använda manipulatorarmar reducerade med 16 gånger! Omfattningen av sådana mikrorobotar, såväl som mikromaskiner, kan vara ganska bred - från kirurgiska operationer till transport och bearbetning av radioaktivt material. Jag hoppas att principen för det föreslagna programmet, liksom de oväntade problemen och lysande möjligheter som är förknippade med det, är tydliga. Dessutom kan man tänka på möjligheten av en ytterligare betydande minskning av skalan, vilket naturligtvis kommer att kräva ytterligare strukturella förändringar och modifieringar (förresten, i ett visst skede kan det vara nödvändigt att överge "händer" på vanlig form), men det kommer att göra det möjligt att tillverka nya, mycket mer avancerade anordningar. Ingenting hindrar dig från att fortsätta denna process och skapa så många små maskiner du vill, eftersom det inte finns några restriktioner relaterade till placeringen av maskiner eller deras materialförbrukning. Deras volym kommer alltid att vara mycket mindre än prototypens volym. Det är lätt att beräkna att den totala volymen av 1 miljon verktygsmaskiner reducerad med en faktor 4000 (och följaktligen massan av material som används för tillverkningen) kommer att vara mindre än 2 % av volymen och massan av en konventionell verktygsmaskin av normal storlek. Det är tydligt att detta omedelbart tar bort problemet med materialkostnaden. I princip skulle miljontals identiska miniatyrfabriker kunna organiseras, på vilka små maskiner kontinuerligt skulle borra hål, stämpla delar etc. När vi minskar i storlek kommer vi ständigt att stöta på mycket ovanliga fysiska fenomen. Allt du möter i livet beror på storskaliga faktorer. Dessutom finns det också problemet med att material "klibbar ihop" under inverkan av intermolekylära krafter (de så kallade van der Waals-krafterna), vilket kan leda till effekter som är ovanliga för makroskopiska skalor. Till exempel kommer en mutter inte att separera från en bult efter att ha lossats, och i vissa fall kommer den att "fastna" hårt mot ytan etc. Det finns flera fysiska problem av denna typ att tänka på när man designar och bygger mikroskopiska mekanismer. [fyra]

Under loppet av en teoretisk studie av denna möjlighet har hypotetiska domedagsscenarier dykt upp som tyder på att nanorobotar kommer att absorbera hela jordens biomassa och genomföra sitt program för självreproduktion (den så kallade " grå goo " eller "grå goo" ).

De första antagandena om möjligheten att studera objekt på atomnivå finns i boken "Opticks" av Isaac Newton , publicerad 1704. I boken uttrycker Newton förhoppningen att framtidens mikroskop en dag ska kunna utforska "kropparnas hemligheter " [ 5] .

Termen "nanoteknik" användes först av Norio Taniguchi 1974. [6] Han kallade denna term för produktion av produkter med en storlek på flera nanometer . På 1980-talet användes termen av Eric C. Drexler i hans böcker Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology and Nanosystems : Molecular Machinery , Manufacturing, and Computation . Centralt i hans forskning var matematiska beräkningar, med vilka det var möjligt att analysera funktionen hos en anordning med dimensioner på flera nanometer.

Fundamentals

År 2009 fann forskare från University of Wisconsin-Madison att friktionslagarna i makro- och nanovärlden liknar varandra [7] .

Nanopartiklar

Den moderna trenden mot miniatyrisering har visat att ett ämne kan få helt nya egenskaper om man tar en mycket liten partikel av detta ämne. Partiklar som sträcker sig i storlek från 1 till 100 nanometer kallas vanligen för " nanopartiklar ". Till exempel visade det sig att nanopartiklar av vissa material har mycket goda katalytiska och adsorptionsegenskaper . Andra material visar fantastiska optiska egenskaper, såsom ultratunna filmer av organiskt material som används för att tillverka solceller . Sådana batterier, även om de har en relativt låg kvanteffektivitet , är billigare och kan vara mekaniskt flexibla. Det är möjligt att uppnå interaktionen av konstgjorda nanopartiklar med naturliga föremål i nanostorlek - proteiner , nukleinsyror , etc. Noggrant renade nanopartiklar kan självjustera in i vissa strukturer. En sådan struktur innehåller strikt ordnade nanopartiklar och uppvisar också ofta ovanliga egenskaper.

Nanoobjekt är indelade i 3 huvudklasser: tredimensionella partiklar erhållna genom explosion av ledare, plasmasyntes, restaurering av tunna filmer , etc.; tvådimensionella objekt - filmer erhållna genom molekylär deposition, CVD , ALD, jondeposition , etc.; endimensionella föremål - morrhår, dessa föremål erhålls genom metoden för molekylär skiktning, införande av ämnen i cylindriska mikroporer etc. Det finns också nanokompositer - material som erhålls genom att införa nanopartiklar i vilken matris som helst. För närvarande har endast mikrolitografimetoden använts i stor utsträckning, vilket gör det möjligt att erhålla platta ö-objekt med en storlek av 50 nm eller mer på ytan av matriser, den används inom elektronik; CVD- och ALD-metoden används främst för att skapa mikronfilmer. Andra metoder används främst för vetenskapliga ändamål. I synnerhet bör metoderna för jonisk och molekylär skiktning noteras, eftersom det med deras hjälp är möjligt att skapa riktiga monolager .

Organiska nanopartiklar av både naturligt och artificiellt ursprung utgör en speciell klass .

Eftersom många fysikaliska och kemiska egenskaper hos nanopartiklar, till skillnad från bulkmaterial, starkt beror på deras storlek, har det under senare år funnits ett stort intresse för metoder för att mäta storleken på nanopartiklar i lösningar: nanopartikelbanaanalys , dynamisk ljusspridning , sedimentationsanalys , ultraljud metoder .

Självorganisering av nanopartiklar och självorganiserande processer

En av de viktigaste frågorna som nanoteknik står inför är hur man får molekyler att gruppera sig på ett visst sätt, att självorganisera sig, för att så småningom få nya material eller enheter. Detta problem hanteras av en gren av kemi  - supramolekylär kemi . Den studerar inte enskilda molekyler , utan interaktioner mellan molekyler som kan ordna molekyler på ett visst sätt, vilket skapar nya ämnen och material . Det är uppmuntrande att sådana system verkligen existerar i naturen och att sådana processer genomförs. Således är biopolymerer kända som kan organisera sig i speciella strukturer. Ett exempel är proteiner , som inte bara kan vikas till en klotform , utan också bilda komplex - strukturer som inkluderar flera proteinmolekyler. Redan nu finns det en syntesmetod som använder DNA- molekylens specifika egenskaper . Komplementärt DNA ( cDNA ) tas , en molekyl A eller B kopplas till en av ändarna.Vi har 2 ämnen: ----A och ----B, där ---- är en villkorad bild av en enda DNA-molekyl. Nu, om du blandar dessa 2 ämnen, bildas vätebindningar mellan de två enkelsträngarna av DNA, vilket kommer att attrahera molekylerna A och B till varandra. Låt oss villkorligt skildra den resulterande anslutningen: ====AB. DNA-molekylen kan lätt avlägsnas efter processens slut.

Men fenomenen med självorganisering är inte begränsade till den spontana ordningen av molekyler och/eller andra partiklar som ett resultat av deras interaktion. Det finns andra processer som är inneboende i förmågan att självorganisera, som inte är föremål för supramolekylär kemi. En av dessa processer är den elektrokemiska anodiska oxidationen ( anodisering ) av aluminium, nämligen den typ som leder till bildandet av porösa anodiska oxidfilmer (PAOP). PAO är kvasi-ordnade mesoporösa strukturer med porer placerade normalt på provytan och med en diameter från några till hundratals nanometer och en längd från fraktioner till hundratals mikrometer. Det finns processer som gör det möjligt att avsevärt öka graden av ordning av arrangemanget av porer och skapa nanostrukturerade en-, två- och tredimensionella arrayer baserade på PAHA.

Problemet med bildandet av agglomerat

Partiklar i storleksordningen nanometer, eller nanopartiklar , som de kallas i vetenskapliga kretsar, har en egenskap som i hög grad hindrar deras användning. De kan bilda agglomerat , dvs hålla ihop med varandra. Eftersom nanopartiklar är lovande inom områdena keramik , metallurgi , måste detta problem åtgärdas. En möjlig lösning är användningen av dispergeringsmedel såsom ammoniumcitrat (vattenlösning), imidazolin , oljesyraalkohol (olöslig i vatten). De kan läggas till ett medium som innehåller nanopartiklar. För mer om detta, se "Organic Additives And Ceramic Processing", DJ Shanefield, Kluwer Academic Publ., Boston.

Senaste prestationerna

Nanomaterial

• Grafen
• kolnanorör
• Fullerener
• Nanokristaller
• Aerogeler
• Aerografit
• Nanoackumulatorer
• Lotuseffektytor _

Sätt att erhålla nanomaterial

Befintliga metoder för att erhålla nanomaterial inkluderar användningen av en elektrisk ljusbågsurladdning i en plasma mellan grafitelektroder för att erhålla fullerener, kolnanorör, en gasfasmetod för att erhålla fullerener vid höga temperaturer, sönderdelning av kolväten vid höga temperaturer och deltagande av en katalysator , pulverteknik , press- och deformationsmetoder , metoder fysisk och kemisk avsättning av filmbeläggningar [8] .

Forskningsmetoder

På grund av det faktum att nanoteknik är en tvärvetenskaplig vetenskap, används samma metoder för att bedriva vetenskaplig forskning som "klassisk" biologi , kemi och fysik . En av de relativt nya forskningsmetoderna inom nanoteknikområdet är scanning-sondmikroskopi . För närvarande använder forskningslaboratorier inte bara "klassiska" sondmikroskop , utan också SPM i kombination med optiska och elektronmikroskop , Raman och fluorescensspektrometrar , ultramikrotomer (för att erhålla en tredimensionell struktur av material).

Scanning probe mikroskopi

En av metoderna som används för att studera nano -objekt är scanning probe mikroskopi . Inom ramen för svepsondsmikroskopi implementeras optiska tekniker.

Studier av ytegenskaper med hjälp av ett skanningssondmikroskop (SPM) utförs i luft vid atmosfärstryck, i vakuum och till och med i en vätska. Olika SPM-tekniker gör det möjligt att studera både ledande och icke-ledande objekt. Dessutom stödjer SPM kombination med andra forskningsmetoder, såsom klassisk optisk mikroskopi och spektralmetoder.

Med hjälp av ett scanning probe microscope (SPM) kan man inte bara se enskilda atomer, utan också selektivt påverka dem, i synnerhet flytta atomer över ytan. Forskare har redan lyckats skapa tvådimensionella nanostrukturer på ytan med denna metod. Till exempel, vid IBMs forskningscenter , genom att sekventiellt flytta xenonatomer på ytan av en enkristall av nickel, kunde anställda lägga ut tre bokstäver i företagets logotyp ( "IBM-atomer" ) med hjälp av 35 xenonatomer [9] ] .

När man utför sådana manipulationer uppstår ett antal tekniska svårigheter. I synnerhet är det nödvändigt att skapa ultrahöga vakuumförhållanden ( 10–11 torr), det är nödvändigt att kyla substratet och mikroskopet till ultralåga temperaturer (4–10 K), substratytan måste vara atomär ren och atomär slät, för vilka speciella metoder för dess framställning som används. Substratet kyls för att minska ytdiffusionen av de avsatta atomerna, och mikroskopet kyls för att eliminera termisk drift.

För att lösa problem relaterade till noggrann mätning av topografi, ytegenskaper och manipulering av nanoobjekt med hjälp av sonden i ett scanning atomic force microscope, föreslogs en metod för funktionsorienterad scanning (FOS). OOS-metoden gör det möjligt att automatiskt implementera bottom-up nanoteknik, det vill säga tekniken för element-för-element-montering av nanoenheter. Operationen utförs vid rumstemperatur, eftersom CFE bestämmer drifthastigheten i realtid och kompenserar för offset som orsakas av driften. På multiprobe-instrument tillåter FOS att sekventiellt applicera valfritt antal analytiska och tekniska sonder till ett nanoobjekt, vilket gör det möjligt att skapa komplexa nanoteknologiska processer som består av ett stort antal mät-, teknologi- och kontrolloperationer.

Men i de flesta fall finns det inget behov av att manipulera enskilda atomer eller nanopartiklar och vanliga laboratorieförhållanden är tillräckliga för att studera föremålen av intresse.

Nanomedicin och kemisk industri

En riktning inom modern medicin baserad på användningen av de unika egenskaperna hos nanomaterial och nanoobjekt för att spåra, designa och förändra mänskliga biologiska system på nanomolekylär nivå.

• DNA-nanoteknik använder de specifika baserna av DNA-molekyler och nukleinsyror för att skapa tydligt definierade strukturer på grundval av dessa [10] .
• Industriell syntes av molekyler av läkemedel och farmakologiska preparat av väldefinierad form (bis-peptider).

Datorer och mikroelektronik

• Centralprocessorer  - Den 15 oktober 2007 tillkännagav Intel utvecklingen av en ny prototypprocessor som innehåller det minsta strukturella elementet med dimensioner på cirka 45 nm . I framtiden avser företaget att nå storleken på strukturella element upp till 5 nm. Intels främsta konkurrent, AMD , har också länge använt nanoteknologiska processer som utvecklats tillsammans med IBM för produktionen av dess processorer . En karakteristisk skillnad från Intels utveckling är användningen av ett extra isolerande lager SOI , som förhindrar strömläckage på grund av ytterligare isolering av strukturerna som bildar transistorn. Det finns redan fungerande prover av processorer med 14nm transistorer och prototyper på 10nm.
• Hårddiskar  - 2007 fick Peter Grünberg och Albert Ferth Nobelpriset i fysik för att ha upptäckt GMR-effekten , som gör att data kan skrivas till hårddiskar med atomär informationstäthet.
• Ett scanningsprobmikroskop är ett  högupplöst mikroskop baserat på interaktionen av en fribärande nål (sond) med ytan av provet som studeras. Vanligtvis förstås interaktion som attraktion eller avstötning av fribäraren från ytan på grund av van der Waals krafter. Men när man använder speciella konsoler är det möjligt att studera ytans elektriska och magnetiska egenskaper. SPM kan sondera både ledande och icke-ledande ytor även genom ett lager av vätska, vilket gör det möjligt att arbeta med organiska molekyler ( DNA ). Den rumsliga upplösningen för skanningsprobmikroskop beror på egenskaperna hos de använda sonderna. Upplösningen når atomär horisontellt och överstiger den avsevärt vertikalt.
• Nanoantenn [11]  - Den 9 februari 2005 erhölls en oscillatorantenn med dimensioner av storleksordningen 1 μm i laboratoriet vid Boston University . Den här enheten har 5 000 miljoner atomer och kan oscillera med en frekvens på 1,49 gigahertz , vilket gör det möjligt att överföra enorma mängder information med hjälp av den.
• Plasmoner  är kollektiva vibrationer av fria elektroner i en metall. Ett karakteristiskt drag av excitation av plasmoner kan betraktas som den så kallade plasmonresonansen, som först förutspåddes av Mie i början av 1900-talet. Våglängden för plasmonresonans, till exempel, för en sfärisk silverpartikel med en diameter på 50 nm är cirka 400 nm, vilket indikerar möjligheten att registrera nanopartiklar långt över diffraktionsgränsen (strålningsvåglängden är mycket större än partikelstorleken). I början av 2000 , på grund av de snabba framstegen inom tekniken för tillverkning av partiklar i nanostorlek, gavs en impuls till utvecklingen av ett nytt område av nanoteknik - nanoplasmonik. Det visade sig vara möjligt att överföra elektromagnetisk strålning längs en kedja av metallnanopartiklar genom excitation av plasmonoscillationer.

Robotics

• Molekylära rotorer  är syntetiska nanomotorer som kan generera vridmoment när tillräckligt med energi appliceras på dem.
• Nanorobotar  är robotar skapade av nanomaterial och jämförbara i storlek med en molekyl, som har funktionerna rörelse, bearbetning och överföring av information , exekvering av program. Nanorobotar som kan skapa kopior av sig själva, det vill säga självreproduktion , kallas replikatorer. Möjligheten att skapa nanorobotar övervägdes i hans bok Machines of Creation (1986) av den amerikanske vetenskapsmannen Eric Drexler . Frågor relaterade till utvecklingen av nanorobotar och deras komponenter diskuteras vid relevanta internationella konferenser [12] [13] .
• Molekylära propellrar  är molekyler i nanostorlek i form av en skruv, som kan utföra rotationsrörelser på grund av sin speciella form, liknande formen på en makroskopisk skruv.
• Sedan 2006, som en del av RoboCup-projektet (ett fotbollsmästerskap bland robotar), har nomineringen av Nanogram Competition dykt upp, där spelplanen är en fyrkant med en sida på 2,5 mm. Den maximala spelarstorleken är begränsad till 300 µm.

Konceptenheter

• Nokia Morph  är ett framtida mobiltelefonprojekt som skapats gemensamt av Nokia R&D och University of Cambridge med hjälp av nanoteknologiska material.

Industri

2004 nästan fördubblades de globala investeringarna i utvecklingen av nanoteknik jämfört med 2003 och nådde 10 miljarder USD. Privata givare – företag och stiftelser – stod för cirka 6,6 miljarder USD i investeringar och statliga strukturer – cirka 3,3 miljarder USD. USAochJapan . Japan ökade kostnaderna för att utveckla ny nanoteknik med 126 % jämfört med 2003 (den totala investeringen uppgick till 4 miljarder USD), USA – med 122 % (3,4 miljarder USD). Volymen av världsmarknaden för nanomaterial 2001 var 555 miljoner dollar och 2005 uppgick den till mer än 900 miljoner dollar [14] .

Samhällets inställning till nanoteknik

Framsteg inom nanoteknikområdet har orsakat ett visst uppror hos allmänheten.

Samhällets inställning till nanoteknik studerades av VTsIOM [15] [16] [17] [18] och den europeiska tjänsten "Eurobarometer" [19] .

Ett antal forskare påpekar att den negativa inställningen till nanoteknik bland icke-specialister kan vara förknippad med religiositet [20] , liksom rädslor förknippade med nanomaterials toxicitet [21] . Detta gäller särskilt för det allmänt publicerade kolloidala silver , vars egenskaper och säkerhet är i stor fråga.

Världssamfundets reaktion på utvecklingen av nanoteknik

Sedan 2005 har en internationell arbetsgrupp organiserad av CRN fungerat , som studerar de sociala konsekvenserna av utvecklingen av nanoteknik [22] .

I oktober 2006 gav International Nanotechnology Council ut en översiktsartikel , som framför allt talade om behovet av att begränsa spridningen av information om nanoteknologisk forskning i säkerhetssyfte. De första vetenskapliga artiklarna om nanopartiklars säkerhet dök upp först 2001 [23] . 2008 etablerades en internationell nanotoxikologisk organisation (International Alliance for NanoEHS Harmonization) för att upprätta protokoll för reproducerbar toxikologisk testning av nanomaterial på celler och levande organismer. [24]

År 2004 etablerade Estlands institut för fysikalisk kemi en forskargrupp för ekotoxikologiska studier av metallnanooxider , som redan har fått internationellt erkännande. År 2011 delades Estonian State Prize ut till ledaren för denna grupp, Dr Anna Kahru [25] för en serie arbeten om nanotoxikologi [26] .

Greenpeace kräver inte ett fullständigt förbud mot forskning inom nanoteknikområdet, men uttrycker oro över farorna med "nanopartiklar", med vilket det tydligen betyder " grå smuts " [27] .

Temat för konsekvenserna av utvecklingen av nanoteknik blir föremål för filosofisk forskning. Således diskuterades utsikterna för utvecklingen av nanoteknik vid den internationella futurologiska konferensen Transvision som hölls 2007 , organiserad av WTA [28] [29] .

Det ryska samhällets reaktion på utvecklingen av nanoteknik

Den 26 april 2007 kallade Rysslands president Vladimir Putin i sitt tal till federala församlingen nanoteknik för "den mest prioriterade riktningen i utvecklingen av vetenskap och teknik" [30] . Han föreslog att för majoriteten av ryssarna är nanoteknik idag "någon sorts abstraktion som kärnenergi på 30-talet" [30] .

Sedan förklarar ett antal ryska offentliga organisationer behovet av att utveckla nanoteknik.

Den 8 oktober 2008 skapades "Rysslands nanoteknologiska samhälle", vars uppgifter inkluderar "utbilda det ryska samhället inom nanoteknikområdet och bilda en positiv opinion till förmån för landets nanoteknologiska utveckling" [31]

Den 6 oktober 2009 sa president Dmitrij Medvedev vid öppningen av International Nanotechnology Forum i Moskva: "Huvudsaken är att det välkända scenariot inte inträffar - världsekonomin börjar växa, exportpotentialen ökar och ingen nanoteknik behövs och du kan fortsätta att sälja energibärare. Detta scenario skulle helt enkelt vara katastrofalt för vårt land. Vi måste alla se till att nanoteknik blir en av de mest kraftfulla grenarna av ekonomin. Jag uppmanar er till detta utvecklingsscenario”, betonade Dmitrij Medvedev och vände sig till forumdeltagarna. Samtidigt betonade presidenten att "medan detta (statliga) stöd (av näringslivet) är slarvigt, medan vi inte har kunnat förstå kärnan i detta arbete, måste vi organisera detta arbete." D. Medvedev betonade också att Rosnano år 2015 skulle avsätta 318 miljarder rubel för dessa ändamål. D. Medvedev föreslog att ministeriet för utbildning och vetenskap skulle öka antalet specialiteter i samband med det växande behovet av kvalificerad personal för nanoteknik, samt skapa en statlig order för innovation och öppna en "grön korridor" för export av hög- tekniska varor. [ett]

Nanoteknik i konsten

Ett antal verk av den amerikanska konstnären Natasha Vita-Mor behandlar nanoteknologiska ämnen [32] [33] .

Inom samtidskonsten har en ny riktning " nanoart " (nanoart) uppstått - en typ av konst som förknippas med konstnärens skapande av skulpturer (kompositioner) av mikro- och nanostorlekar (10 −6 respektive 10 −9 m) ) under påverkan av kemiska eller fysikaliska processer för att bearbeta material, fotografera de erhållna nanobilderna med ett elektronmikroskop och bearbeta svartvita fotografier i en grafikredigerare.

I det välkända verket av den ryske författaren N. Leskov "Lefty" ( 1881 ) finns ett märkligt fragment:

Om, - säger han, - det fanns ett bättre litet skop, som förstorar det till fem miljoner, då skulle du värda dig, - säger han, - att se att på varje hästsko står mästarens namn: vilken rysk mästare gjorde den hästskonN. Leskov " Lefty "

En ökning med 5 000 000 gånger tillhandahålls av moderna elektron- och atomkraftmikroskop , som anses vara de viktigaste verktygen för nanoteknik. Därmed kan den litterära hjälten Lefty betraktas som den första "nanoteknologen" i historien [34] .

Feynmans föreläsning från 1959 "There's A Lot of Space Below" idéer om hur man skapar och använder nanomanipulatorer sammanfaller nästan textmässigt med den fantastiska berättelsen " Mikrohands " av den berömda sovjetiske författaren Boris Zhitkov , publicerad 1931 .

Några av de negativa konsekvenserna av den okontrollerade utvecklingen av nanoteknik beskrivs i verk av M. Crichton ("Svärm"), S. Lem ("Inspektion på plats" och " Fred på jorden "), S. Lukyanenko ("Ingenting" ) att dela") .

Huvudpersonen i romanen " Transhuman " av Y. Nikitin  är chef för ett nanoteknologiföretag och den första personen som upplevt medicinska nanorobotars handling .

I sci-fi-serien Stargate SG-1 och Stargate Atlantis är en av de tekniskt mest avancerade raserna två raser av "replikatorer" som uppstått som ett resultat av misslyckade experiment med användning och beskrivning av olika tillämpningar av nanoteknik. I filmen " The Day the Earth Stood Still " med Keanu Reeves i huvudrollen dömer en utomjordisk civilisation en dödsdom över mänskligheten och förstör nästan allt på planeten med hjälp av självreplikerande nano-replikanta skalbaggar, som slukar allt i dess väg .

Forum och utställningar

Det första i Ryssland International Nanotechnology Forum Rusnanotech hölls 2008, som senare blev ett årligt evenemang. Arbetet med organisationen av International Nanotechnology Forum utfördes i enlighet med konceptet som godkänts av förvaltningsrådet för State Corporation " Rosnanotech " den 31 januari 2008 och ordern från Ryska federationens regering nr 1169-r daterad 12 augusti 2008. Moskva på Central Exhibition Complex "Expocentre". Forumets program bestod av affärsdelen, vetenskapliga och tekniska sektioner, posterpresentationer, rapporter från deltagare i International Competition for Scientific Works of Young Scientists in the Field of Nanotechnology och en utställning.

Totalt deltog 9024 deltagare och besökare från Ryssland och 32 främmande länder i Forum-evenemangen, inklusive:

• 4048 deltagare i kongressdelen av forumet,
• 4212 utställningsbesökare,
• 559 monterskötare,
• 205 mediarepresentanter bevakade forumets arbete.

Under 2009 deltog 10 191 personer från 75 regioner i Ryska federationen och 38 andra länder i forumevenemangen, inklusive:

• 4022 deltagare i kongressdelen av forumet,
• 9240 utställningsbesökare,
• 951 monterskötare,
• 409 mediarepresentanter bevakade forumets arbete.

Under 2010 deltog nästan 7 200 personer i forumet. Bland besökarna på de utflykter som särskilt anordnades av RUSNANO Forum Foundation för skolbarn fanns deltagare i den allryska Internet Nanotechnology Olympiad och skolbarn, som för första gången befann sig i centrum för ett stort nanoteknikevenemang. Skolbarn från Cheboksary, Tula, Rostov-on-Don kom speciellt för att delta i forumet. Guiderna var doktorander vid Moscow State University. Lomonosov , inkluderad i processen med att förbereda nanoteknologiolympiaden. [35]

Kritik mot nanoteknik

Kritiken mot nanoteknik har främst fokuserat på två riktningar:

• täcka över med termen "nanoteknik" organisationer som är involverade i förskingring av budgetmedel [36] [37] [38] [39] ;
• tekniska begränsningar som hindrar användningen av nanoteknik inom industrin.

Se även

• Edleman biodator
• kvantdator
• kvantnanoteknik
• kvantprickar
• Shapiros ultimata bioautomat
• molekylär dator
• Nanobioteknik
• Top-down nanoteknik
• Bottom-up nanoteknik
• Nanokemi
• Spinhenge@home
• " Rosnanotech "
• Utforska effekterna av nanoteknik
• Programmerbar materia

Anteckningar

1. ↑ ISO - Tekniska kommittéer - TC 229 - Nanoteknik . Hämtad 15 oktober 2009. Arkiverad från originalet 3 juli 2010. (obestämd)
2. ↑ Ryska federationens nationella standard. Nanoteknik. Del 1. Grundläggande termer och definitioner. GOST R 55416-2013 / ISO / TS 80004-1: 2010 Grupp T00 . Hämtad 1 juni 2015. Arkiverad från originalet 4 juni 2016. (obestämd)
3. ↑ Definition av nanoteknik enligt "Koncept för utveckling av arbete inom nanoteknikområdet i Ryska federationen för perioden fram till 2010" . Datum för åtkomst: 7 maj 2012. Arkiverad från originalet 22 mars 2013. (obestämd)
4. ↑ Arkiverad kopia . Hämtad 6 april 2007. Arkiverad från originalet 17 juli 2006. (obestämd)
5. ↑ James E. McClellan III, Harold Dorn. Vetenskap och teknik i världshistoria. andra upplagan. Johns Hopkins university press, 2006. s.263
6. ↑ Popov Mikhail Evgenievich. Taniguchi, Norio "A Dictionary of Nanotechnology and Nanotechnology-Related Terms" . Rosnano . Hämtad 25 november 2011. Arkiverad från originalet 4 februari 2012. (obestämd)
7. ↑ Friktionslagarna i makro- och nanovärlden visade sig vara liknande . Lenta.Ru (26.02.2009, 16:01:01). "Forskare från University of Wisconsin-Madison har kunnat bevisa att friktionslagarna för nanostrukturer inte skiljer sig från de klassiska lagarna." Hämtad 17 maj 2010. Arkiverad från originalet 12 juli 2010. (ryska)
8. ↑ Nanoteknik. Science of the Future, 2009 , sid. 70.
9. ↑ D. M. Eigler, E. K. Schweizer, Nature, vol. 344, sid. 666, 1990 . Hämtad 1 oktober 2007. Arkiverad från originalet 12 oktober 2007. (obestämd)
10. ↑ DNA-nanoteknik (otillgänglig länk) . Datum för åtkomst: 31 oktober 2012. Arkiverad från originalet den 20 december 2013. (obestämd) 
11. ↑ Slyusar, V.I. Nanoantenner: tillvägagångssätt och framtidsutsikter. - C. 58 - 65. . Elektronik: vetenskap, teknik, affärer. - 2009. - Nr 2. C. 58 - 65 (2009). Hämtad 26 november 2018. Arkiverad från originalet 3 juni 2021. (obestämd)
12. ↑ Workshop "Trender inom nanomekanik och nanoteknik" . Hämtad 15 april 2009. Arkiverad från originalet 23 juli 2012. (obestämd)
13. ↑ Arkiverad kopia (länk ej tillgänglig) . Hämtad 15 april 2009. Arkiverad från originalet 17 april 2009. (obestämd) 
14. ↑ Nanoteknik. Science of the Future, 2009 , sid. 37.
15. ↑ International Forum on Nanotechnology Arkiverad 15 juli  2010 på Wayback  Machine
16. ↑ NANOTECHNOLOGIES: VAD ÄR DET OCH VARFÖR BEHÖVS DE? Arkiverad 15 juli  2010 på Wayback  Machine _
17. ↑ Den ryska befolkningen och nanoindustrin: tro mot logik Arkivexemplar av 15 juli 2010  på Wayback Machine  
18. ↑ Nanomiracles försenade Arkiverad 15 juli  2010 på Wayback  Machine
19. ↑ Fem prestationer som förändrade världen under 1900-talet. Runet opinion Arkivkopia av 15 juli 2010 på Wayback Machine  (otillgänglig länk från 2013-05-22 [3451 dagar] - historik ,  kopia )
20. ↑ Dmitry Tselikov Religion and Nanotechnology Arkivexemplar av 2 mars 2009 på Wayback Machine den 9 december 2008
21. ↑ Toxicitet för nanomaterial . Tillträdesdatum: 22 mars 2009. Arkiverad från originalet 1 februari 2009. (obestämd)
22. ↑ Center for Responsible Nanotechnology Arkiverad 2 februari 2016 på Wayback Machine 
23. ↑ Nanobioteknik . Hämtad 18 juli 2022. Arkiverad från originalet 8 mars 2022. (obestämd)
24. ↑ International Alliance for NanoEHS Harmonization (otillgänglig länk) . Tillträdesdatum: 25 juni 2011. Arkiverad från originalet 16 augusti 2010. (obestämd) 
25. ↑ Anne Kahru CV Arkiverad 21 december 2013 på Wayback Machine  (på estniska)
26. ↑ Akademiker Khizhnyakov och Lille belönades för deras bidrag till vetenskapen . Tillträdesdatum: 25 juni 2011. Arkiverad från originalet 21 december 2013. (obestämd)
27. ↑ Greenpeace officiella synvinkel (otillgänglig länk) . Datum för åtkomst: 18 december 2012. Arkiverad från originalet den 19 januari 2013. (obestämd) 
28. ↑ The Choice is Yours varannan vecka kolumn av Gregor Wolbring Arkiverad 25 oktober  2008 på Wayback  Machine 
29. ↑ Danielle Egan Death special: The plan for eternal life Arkiverad 13 maj 2008 på Wayback Machine 13 oktober 2007 
30. ↑ 1 2 Putin: Nanoteknik berör alla och kan förena CIS  (otillgänglig länk)
31. ↑ Nanoteknologiskt samhälle bildat i Ryssland . Tillträdesdatum: 15 januari 2009. Arkiverad från originalet den 22 juli 2010. (obestämd)
32. ↑ Nanomedicine Art Gallery Verk av Natasha Vita - More Arkiverad 8 januari 2009  på Wayback  Machine 
33. ↑ C. Wilson Droid Rage Arkiverad 13 oktober 2017 på Wayback Machine New York Times 2007-10-21 
34. ↑ http://az.lib.ru/l/leskow_n_s/text_0246.shtml Arkivexemplar av 4 september 2011 på Wayback Machine N. S. Leskov. Vänsterhänt
35. ↑ Rusnanotech 2010 - Tredje internationella nanoteknikforum 1-3 november 2010 . Hämtad 19 november 2010. Arkiverad från originalet 2 december 2010. (obestämd)
36. ↑ Nanostorm: Sanningen bakom nanoteknikens eufori . Hämtad 27 november 2010. Arkiverad från originalet 23 oktober 2008. (obestämd)
37. ↑ Sergey Ivanov varnade folket för fel nanoteknik (2007) . Tillträdesdatum: 15 januari 2009. Arkiverad från originalet den 24 april 2008. (obestämd)
38. ↑ Fursenko fruktar profaneringen av begreppet "nanoteknik" (2007) . Tillträdesdatum: 15 januari 2009. Arkiverad från originalet den 30 september 2009. (obestämd)
39. ↑ Nanogenombrott eller "nanomatare" för tjänstemän? (2007 ) Arkiverad 11 januari  2010 på Wayback  Machine

Litteratur

• Alfimova M.M. Underhållande nanoteknik. — M. : Binom, 2011. — S. 96.
• Golovin Yu.I. Nanoworld utan formler. - M. : Binom, 2012. - S. 543.
• Gudilin E.A. etc. Nanovärldens rikedom. Fotouppsats från materiens djup. — M. : Binom, 2009. — S. 176.
• Deffeys K., Deffeys S. Fantastiska nanostrukturer / per. från engelska. - M . : Binom, 2011. - S. 206.
• Drexler E. , Minsky M. Creation Engines: The Coming Era of Nanotechnology. - 2:a uppl. - 2007. - ISBN 0-385-19973-2 .
• C. Joaquim, L. Plewer. Nanovetenskap. Osynlig revolution. - M .: Hummingbird, 2009. Kapitel ur boken
• Malinetsky G. G. Nanotechnologies. Från alkemi till kemi och vidare // Integral. 2007, nr 5, s.4-5.
• Mark Ratner, Daniel Ratner. Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea = Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea. - M . : "Williams" , 2006. - S. 240. - ISBN 0-13-101400-5 .
• Rybalkina M. Nanoteknik för alla. Stort i smått . www.nanonewsnet.ru — S. 436. Arkiverad 21 oktober 2013 på Wayback Machine
• Hartmann U. Charmen med nanoteknik / transl. med honom. - 2:a uppl. - M . : Binom, 2010. - S. 173.
• Erlich G. Små föremål - stora idéer. En bred syn på nanoteknik .. - M . : Binom, 2011. - P. 254.
• Balabanov V. I. Nanoteknik. Framtidens vetenskap. - M . : Eksmo, 2009. - 256 sid. - ISBN 978-5-699-30976-4 .

Länkar

• Nanoteknik i Ryssland och i världen
• Nanoteknikgemenskap
• "RusNanoNet" informations- och analytisk portal för det ryska nationella nanoteknologiska nätverket.
• Vetenskapligt och utbildningscentrum "Nanoteknik" FGBOU VPO MGSU
• Nanotechnological Society of Russia (NOR)
• Federal Internetportal "Nanoteknik och nanomaterial"
• "Nanomir" Russian Society for Scanning Probe Microscopy and Nanotechnology
• Nano Digest

• Ingenjörstidskrift "Nanotechnika" är en rysk tidskrift (publicerad sedan 2004) tillägnad praktisk användning av nanoteknik
• Vetenskaplig och teknisk tidskrift "Nanoengineering"
• Nanosystem: fysik, kemi, matematik
• Journal of Nanotechnology
• Nano Letters tidning på engelska

• Nanoteknik, nanomedicin, nanofarmakologi: i praktisk medicin. Videoföreläsning
• Nanoteknik, kort bibliografisk index
• Förkortad översättning av föreläsningen "Det finns gott om plats där nere" (1959)
• Åsikter om "Nano" Video om modern nanoteknik: vad det är, var det används, varför det utvecklas.
• Dokumentär "The Strange New World of Nano-Science"  (otillgänglig länk) .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Universalis Universalis
I bibliografiska kataloger BNE : XX548159 BNF : 12304410b GND : 4327470-5 J9U : 987007551471305171 LCCN : sh91001490 NDL : 00907854 NKC : ph123164