Атомная инженерия и нанотехнологии
Из названия понятно, что нанотехнологии представляют собой относительно новую сферу строительства и применения микромеханизмов в масштабах нанометров (10-9 метров, или миллионных долей миллиметра). Это масштаб атомов и молекул, который совершенно точно принадлежит к квантовому миру. Многие физики сегодня полагают, что ничто не запрещает однажды действительно создать таких крошечных молекулярных роботов, состоящих из микросхем, рычагов, шестеренок и передач. Чтобы вы могли представить себе размеры этих сущностей, я скажу, что они в сравнении с муравьем будут примерно такими же, как сам муравей в сравнении с футбольным стадионом. Ученые уже продемонстрировали свою способность контролируемо манипулировать отдельными атомами и молекулами, и многие полагают, что создание дизайнерских нанороботов уже не за горами. Предсказывают, что нанотехнологии могут запустить промышленную революцию, которая изменит нашу жизнь даже более существенным образом, чем в прошлом веке это сделала микроэлектроника.
Вполне возможно, что в будущем эти молекулярные роботы смогут триллионами воспроизводить самих себя из сырья, доступного в окружающей их среде. Таким образом целые армии подобных машин можно будет использовать для выполнения безумного набора задач, от убийства раковых клеток (по одной!) до создания настоящих чудес инженерии и даже производства так называемых «умных материалов».
Хотя до распространения этих технологий остаются еще целые десятилетия, первые шаги в этом направлении уже сделаны. В начале 1990-х годов японские исследователи изучали копоть (полученную при электрическом разряде между двумя углеродными электродами) под просвечивающим электронным микроскопом. Они обнаружили крошечные молекулярные углеродные трубки, которые, как оказалось впоследствии, обладают удивительными свойствами. Эти углеродные нанотрубки представляют собой не что иное, как скрученные отдельные пластинки графита (известные под названием графен) толщиной в один атом. Благодаря свойствам углеродных связей, эти нанотрубки могут использоваться в качестве совершенного высокопрочного волокна, из которого можно в том числе изготавливать наконечники для сканирующих зондовых микроскопов и строить сейсмоустойчивые дома. Сделанные из углеродных нанотрубок автомобили после столкновений будут возвращаться в свою изначальную форму.
Нанотрубки также могут служить молекулярными проводами, которые можно приспособить для использования либо в качестве фантастических электропроводников (по эффективности сравнимых со сверхпроводниками), либо в качестве полупроводников в интегральных схемах. Их можно применять даже для эффективного перемещения атомов и молекул.
Следите за новостями.
