Многие считают, что тот, кто выглядит обиженным и слабым – это та сторона, которой стоит оказать помощь. Но не всё так просто. Как говаривал мой прадед «слабый стремится выглядеть сильнее, сильный – как есть, а опасный – слабее». Воистину, это так. Смешно смотреть на разные маленькие страны, которые потрясая допотопным, оставшимся со времен холодной войны оружием, пытаются выпячивать свою ложную национальную гордость, имея за ней лишь обнищавший народ, разваленную экономику и кризис во всех сферах жизни. Уважение вызывают могучие державы, имеющие реальную силу и не стесняющиеся показывать свою силу. Но не их стоит бояться. Бояться стоит государств сильных, но хитрых. Государств, которые под видом защиты совершают нападение.
Предположим имеется две мощных страны А и Б, и ряд мелких стран. Страны А и Б одинаково мощны и лишь от поддержки маленьких стран зависит, кто победит. Тогда хитрая страна Б совершает некое антигуманное действие, например теракт, на своей собственной территории. Проводит расследование, доказывающее что в этом несомненно виновата страна А. И маленькие страны тут же боятся страну А. Они помогают стране Б. Страна А пытается защититься – это вызывает ещё большие подозрения. Страну Б никто не подозревает – ну не будут же они губить самих себя (при этом никто не замечает, что ни экономика, ни военная мощь страны Б не пострадала, а пара миллионов жителей – кому их жалко?). И страна Б побеждает.
Возможно использование данной схемы не только против равных, но и против как более сильных, так и более слабых противников. Люди привыкли верить пострадавшим. И многие умеют этим пользоваться.

Патент ГМЧ "наномолекулярные компьютеры"

Добрый день, коллеги. Меня зовут Михаил Корвин. Отчество говорить не буду, всё равно вы его не выговорите, мои западные друзья. Я — член совета директоров хорошо известной вам компании ГМЧ. К сожалению, мы с Вашим правительством не сошлись во всех мнениях, однако мне разрешили прочитать в Вашем молодом институте лекцию по нанотехнологиям. К биоинженерии это напрямую не относится, поэтому с Вашим трудоустройством в родной стране проблем быть не должно. Ну, если что – приезжайте к нам, только тссс! Не говорите  ректору (робкие смешки в зале).

Ну да хватит вступлений, давайте уже начнём.

Кто знает, что это? Да, Матрицу я тоже смотрел. Согласен, похоже. Масштаб просто не тот. Это наноробот медицинского применения Cell Repairer. Но об этом чуть ниже, давайте я лучше начну с базиса.

Запишите определение. Обычно под нанотехнологиями подразумевается следующее:

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.

Хоть что-нибудь понятно? Да, говорите? Ну хорошо, потом объясните друзьям. Хотя есть определение попроще, российское: 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.

Учите, на экзамене все три спрошу и попрошу объяснить.

Практический аспект нанотехнологий включает в себя производство устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции атомами, молекулами и наночастицами. Подразумевается, что не обязательно объект должен обладать хоть одним линейным размером менее 100 нм — это могут быть макрообъекты, атомарная структура которых контролируемо создаётся с разрешением на уровне отдельных атомов, либо же содержащие в себе нанообъекты. В более широком смысле этот термин охватывает также методы диагностики, характерологии и исследований таких объектов.

Нанотехнологии качественно отличаются от традиционных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул или агрегатов молекул (например, силы Ван-дер-Ваальса), квантовые эффекты.

Это понятно? Прекрасно, я пришёл на подготовленную почву. Ну тут действительно ничего сложного.

Вообще как известно первым нанотехнологом был Левша, сумевший подковать… А, ну да, вы ж не читали. Я вам на следующую лекцию принесу, если найду на немецком. Хотя вам наверное не понравится.

Развитие современной электроники идёт по пути уменьшения размеров устройств. С другой стороны, классические методы производства подходят к своему естественному экономическому и технологическому барьеру, когда размер устройства уменьшается не намного, зато экономические затраты возрастают экспоненциально. Нанотехнология — следующий логический шаг развития электроники и других наукоёмких производств.

А знаете, с чего всё началось? Нет, не будем углубляться в историю, тема не этой лекции. Хотя мне очень хочется, да. Но всё началось с метода под названием атомно-силовая микроскопия. С помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) можно не только увидеть отдельные атомы, но также избирательно воздействовать на них, в частности, перемещать атомы по поверхности. Учёным тогда удалось создать двумерные наноструктуры на поверхности, используя данный метод. Например, в исследовательском центре компании IBM, последовательно перемещая атомы ксенонa на поверхности монокристалла никеля, сотрудники смогли выложить три буквы логотипа компании, используя 35 атомов ксенона.

Мило, правда? Попробуйте дома сделать это с 35ю шариками. И кстати скажите, почему ксенон?

Перейдём к самому интересному.

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». Так, например, оказалось, что наночастицы некоторых материалов имеют очень хорошие каталитические и адсорбционные свойства. Другие материалы показывают удивительные оптические свойства, например, сверхтонкие пленки органических материалов применяют для производства солнечных батарей. Такие батареи, хоть и обладают сравнительно низкой квантовой эффективностью, зато более дёшевы и могут быть механически гибкими. 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.

Нанообъекты делятся на 3 основных класса: трёхмерные частицы, получаемые взрывом проводников, плазменным синтезом, восстановлением тонких плёнок и т.д.; двумерные объекты — плёнки, получаемые методами молекулярного наслаивания, CVD, ALD, методом ионного наслаивания и т.д.; одномерные объекты — вискеры, эти объекты получаются методом молекулярного наслаивания, введением веществ в цилиндрические микропоры и т. д. Также существуют нанокомпозиты — материалы, полученные введением наночастиц в какие-либо матрицы.  Это такое лёгкое жульничество: вроде бы и нанотехнология, а вроде бы и нет.

Одним из важнейших вопросов, стоящих перед нанотехнологией — как заставить молекулы группироваться определенным способом, самоорганизовываться, чтобы в итоге получить новые материалы или устройства. Прям как деканат со студентами, ей-Богу. Этой проблемой занимается раздел химии — супрамолекулярная химия. Записали? Нет, не «супер». «Супра». Ох, молодёжь… Сами в словаре посмотрите, что это такое, ладно?

Супрамолекулярная химия изучает не отдельные молекулы, а взаимодействия между молекулами, которые способны упорядочить молекулы определённым способом, создавая новые вещества и материалы. Обнадёживает то, что в природе действительно существуют подобные системы и осуществляются подобные процессы. Так, известны биополимеры, способные организовываться в особые структуры. Один из примеров — белки, которые не только могут сворачиваться в глобулярную форму, но и образовывать комплексы — структуры, включающие несколько молекул протеинов (белков). Уже сейчас существует метод синтеза, использующий специфические свойства молекулы ДНК. Берётся комплементарная ДНК, к одному из концов подсоединяется молекула А или Б. Имеем 2 вещества: ----А и ----Б, где ---- — условное изображение одинарной молекулы ДНК. Теперь, если смешать эти 2 вещества, между двумя одинарными цепочками ДНК образуются водородные связи, которые притянут молекулы А и Б друг к другу. Условно изобразим полученное соединение: ====АБ. Молекула ДНК может быть легко удалена после окончания процесса.

А теперь перейдём к главному. Для чего ж нужны нанотехнологии?

Вот например обратимся к материалам.

Материалы, разработанные на основе наночастиц с уникальными характеристиками, вытекающими из микроскопических размеров их составляющих.

Углеродные нанотрубки — протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей (графенов) и обычно заканчивающиеся полусферической головкой.

Фуллерены — молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.

Графен — монослой атомов углерода, полученный в октябре 2004 года в Манчестерском университете (The University Of Manchester). Графен можно использовать, как детектор молекул (NO2), позволяющий детектировать приход и уход единичных молекул. Графен обладает высокой подвижностью при комнатной температуре, благодаря чему как только решат проблему формирования запрещённой зоны в этом полуметалле, обсуждают графен как перспективный материал, который заменит кремний в интегральных микросхемах.

Нанокристаллы

Наноаккумуляторы — в начале 2005 года компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании инновационного нанотехнологического материала для электродов литий-ионных аккумуляторов. Аккумуляторы с Li4Ti5O12 электродами имеют время зарядки 10-15 минут. В феврале 2006 года компания начала производство аккумуляторов на своём заводе в Индиане. В марте 2006 Altairnano и компания Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 успешно завершились испытания автомобильных наноаккумуляторов. В июле 2006 Altair Nanotechnologies получила первый заказ на поставку литий-ионных аккумуляторов для электромобилей.

А вы думаете, как мы нанодоспех изобрели? Ух, как глаза загорелись! Мальчишки везде мальчишки. Что у нас, что у вас…

Немножко о медицине

 Направление в современной медицине основанное на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на наномолекулярном уровне.

ДНК-нанотехнологии — используют специфические основы молекул ДНК и нуклеиновых кислот для создания на их основе четко заданных структур.

Промышленный синтез молекул лекарств и фармакологических препаратов четко определенной формы (бис-пептиды). Но об этом мой коллега лучше рассказывает, да и мы не о биотехнологиях сейчас. С удовольствием расскажу в другой раз, если ректора упросите. Да, и про хелгаста тоже. Что, интересно? Вот идите и упрашивайте.

Кстати, кто хочет про роботов узнать? А кто хочет, чтоб я пораньше отпустил?. А теперь допустим, что это был ответ на первый вопрос, хе-хе.

 Итак, наноробототехника. Нет, мне плевать, как вы это запишете. Главное – суть знать.

Молекулярные роторы — синтетические наноразмерные двигатели, способные генерировать крутящий момент при приложении к ним достаточного количества энергии.

Нанороботы — роботы, созданные из наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Нанороботы, способные к созданию своих копий, то есть самовоспроизводству, называются репликаторами. Возможность создания нанороботов рассмотрел в своей книге «Машины создания» американский учёный Эрик Дрекслер. Вопросы разработки нанороботов и их компонентов рассматриваются на профильных международных конференциях.

Молекулярные пропеллеры — наноразмерные молекулы в форме винта, способные совершать вращательные движения благодаря своей специальной форме, аналогичной форме макроскопического винта.

С 2006 года в рамках проекта RoboCup (чемпионат по футболу среди роботов) появилась номинация «Nanogram Competition», в которой игровое поле представляет из себя квадрат со стороной 2.5 мм. Максимальный размер игрока ограничен 300 мкм.

И на десерт, чтоб вы знали, что своим детям на совершеннолетие дарить. Нанотелефон!

Nokia Morph - проект сотового телефона будущего, созданный совместно научно-исследовательским подразделением Nokia и Кембриджским университетом на основе использования нанотехнологических материалов. Нет, подробнее – в следующий раз. Чтоб пришли, а не прогуливали, как обычно.

И на этой оптимистической ноте я заканчиваю сегодняшнюю лекцию. Увидимся на следующей неделе, в феврале. А кто хочет сдавать экзамен с уверенностью в хорошей отметке – смотрите ГМЧ-TV. Он у вас, правда, только со спутника ловится, но мы ведём переговоры с Дискавери. А ещё можно в Польшу съездить – там это госканал.

До новых встреч! Задание все записали?

Ведущий экономист Германии Вальтер Фриц подготовил научную работу на тему "Машиностроение в Германии". мы приглашаем всех желающих ознакомиться с этой интереснейшей научной работой.

Дамы и господа. Франкфуртский университет приглашает специалистов в области энергетики и машиностроения. Нас интересуют любые Ваши проекты. Наш университет находится полностью на бюджетном финансировании.

Оплата договорная.

Наконец-то это случилось! Первый международный университет в ЕС открыт. Университет создан для создания инноваций в области энергетики и машиностроения, основываясь на огромном опыте в этих областях специалистов из Франции и Германии. Двери университета открыты для всех студентов стран ООН.