нанотехнологиите

Всяка човешка дейност, която не е разбрана от мнозинството, веднага се заражда с митове. Разбира се, това засяга и нанотехнологиите, основният съвременни научно-технологичен проект. Всеки е чувал за това, но малцина осъзнават същността на посоката. Повечето вярват, че нанотехнологията е манипулиране на атомите и събирането на микро-предмети от тях. Но това е основният мит. Митове се раждат от липса на знания или липса на информация, друг вариант е съзнателен засаждане грешки, за да се привлече вниманието, а оттам и на инвестициите.

В случая на проекта за нанотехнологии, митовете дори помогнаха за стартирането на процеса. Въпреки това, заблудите имат изненадващо свойство – те се раждат и продължават да живеят живота си.

Истинският нанотехнологията е толкова противно на митовете, които водят до объркване в съзнанието на хората, тяхната опозиция и дори отричането на дори съществуването на тази област. Ето защо ще разгледаме основните митове за нанотехнологията.

Основателят и идеологът на нанотехнологиите е Ричард Файнман. Този мит е може би най-безобидният. Тя възниква през 1992 г. по време на речта на един от пророците на нанотехнологиите Ерик Дрекслер пред Комисията на Сената. Проект да се възприема и повишен в преподавател посочено изявленията Richarda Feynmana, специалист в областта на физиката на елементарните частици и квантовата теория на полето. Фактът е, че ученът е лауреат на Нобелова награда и е непоколебима власт в очите на политиците. Въпреки това, Файнман умира през 1988 г. и не може да опровергае това твърдение. Най-вероятно той просто щеше да се засмя, тъй като беше известен шегаджия. Знаменит сме научили по време на който се произнася легендарната фраза: “Най-известните принципи на физиката не забраняват за създаване на обекти на” атом по атом “е по принцип се възприема от колегите като една голяма шега, обаче, си помисли, че манипулирането на атома е възможно, звучеше Следваща Дрекслер .. творчески развива идеята, че в основата на главните индустриални митове.

Нанотехнологията е безотпадна.

ще изглежда, че създаване на обект атом по атом, не може да има отпадъци. Въпреки това, този начин на мислене е присъщо на хората, които гледат за манипулиране на атоми само в снимки. Няма по-лули и канализацията. Тя ще изглежда, за да плъзнете атома, на разстояние до нанометри и енергия почти не е необходимо. Въпросът, където всички ще се атома да се изгради, е почти неприлично. Най- самите хора лошо представляват технологията на производство, но тъй като атомите не лъжат в склад чакат реда си? отнема промишлени продукти, ние не се набляга връзката си с такива вредни химическата промишленост. Тя е, която консумира нефт, газ, руди за нуждите си. Но за нанотехнологиите, според мнозина, всичко това не се изисква – само индивидуални атоми са необходими. Това обаче е само идилия, аатомите сами по себе си съществуват само във вакуум, с изключение на инертните газове. В други случаи те влизат в взаимодействие и образуват нови химически съединения – това е естеството на нещата. Освен това всяка технология изисква подходящи инструменти, с помощта на които ще се извършва производството. Електрически и тунелни микроскопи, стерилни лаборатории като цяло, удивително въображение, представящи предмети от бъдещето. Обаче всичко това, както и стените, покривът и основата ще бъдат сглобени по обичайния начин, а не от неотпадъчни атоми. Някой ден човечеството, може би, да създавате безотпадна и екологично производство на, но той ще бъде създаден с помощта на друго оборудване, както и върху други принципи.

Наличие на наномашини. Първоначално това беше друга техника. Очевидно е, че за проектирането на наномащаба е необходимо да има подходящ манипулатор. Изглежда, че може да се намали пропорционално размерът им, като се организират миниатюрни растения, които ще пробиват и подпечатват подробности. Този подход обаче е ясен.На микро ниво все още работи, което е микроелектромеханични устройства, използвани в автомобили, принтери, климатици, сензори и индикатори. Ако ги погледнете под микроскоп, можете да намерите обичайните валове и зъбни колела, бутала, клапани и огледала. Нанообектите обаче имат свойства, които са различни от макро и микрообекти. Не можеш. Например, за пропорционално намаляване на размера на транзисторите от настоящите 45 nm до 10, тъй като те не могат да работят – електроните ще тунели през изолационния слой. И свързващите проводници не могат да бъдат дебели в атом, токът няма да бъде пренесен през тях. Такъв дизайн или се разпада поради термично движение, или се сблъсква в купчина, счупвайки електрическия контакт. По същия начин, с механичните свойства на обектите. С намаляването на техния размер съотношението на площта към обема нараства и триенето се увеличава. В резултат на това нанообектите започват буквално да се придържат един към друг или към други повърхности, които изглеждат плоски поради малкия си размер. Ако трябва да ходите по вертикална стена, но това може да бъде полезно, но ако устройството трябва да се плъзне или да ходи – тогава обратното е вярно. Да се ​​движи изисква твърде много енергия. Дори наноматник незабавно спира – за него значителна бариера ще бъде самият въздух. Нанообектите имат високо платно, дори частица с размер 1 μm чувства силата на малките молекули, какво ще кажете за 10-нанометрални елементи, които тежат по-малко на милион пъти и съотношението между тежестта и площта е 100 пъти по-малко? Въпреки това, в медиите винаги има описания на нанокопи от гайки, зъбни колела и други механични части, от които се предвижда да се създават работни машини. Такива проекти не могат да бъдат взети сериозно. Физиците осъзнават, че за да се създадат наномеханични или електромеханични устройства, са необходими други принципи, които се различават от макро- и дори микроаналози. И в това ще помогне на природата, която за милиарди години еволюция е създала голямо разнообразие от молекулярни машини. Отнема десетки години, за да разберат как работят, как могат да бъдат адаптирани към техните нужди и дори да се подобрят. Най-известният пример за естествен молекулярен двигател е флагелният двигател на бактериите. Биологичните машини също осигуряват мускулна контракция, транспорт на хранителни вещества и йонен транспорт през клетъчните мембрани. В същото време такива молекулярни машини имат висока ефективност – почти 100%. Те са много икономични, така че само около 1% от енергията на клетката се изразходва за работата на електродвигателите, осигуряващи движението на клетката. Ето защо учените стигат до извода, че най-реалистичният начин за създаване на нанодевисти е сътрудничеството на физици и биолози.

Съществуването на нанороботите.

Да предположим, че е създадена определена скица на нанонавитието. Но как ще се събере, или по-добре в няколко екземпляра? Следвайки логиката на Файнман, можете да създадете миниатюрни машини и миниатюрни манипулатори, които да съберат готови продукти. Те обаче трябва да бъдат управлявани от лице, трябва да има някакъв модул за добавки или програма за управление. Освен това е необходимо да се наблюдават всички процеси, например с помощта на микроскоп. Алтернативна идея бе предложена от Ерик Дрекслер в фантастичната му книга “Машини на творението” през 1986 г. Авторът, който е израснал в писанията на Азимов, предложи да се използват наномащабни машини за производство на нанотехнически изделия. В този случай вече не става въпрос за щамповане или пробиване, а роботите трябваше да събират устройството директно от атомите, те се наричат ​​събирачи. Въпреки това, дори тук подходът остана механичен. Манипулаторите на колектора трябва да са с дължина няколко дена нанометър, двигателят за придвижване на робота и автономен източник на енергия трябва да бъдат реализирани. Така се оказва, че самият nanorobot трябва да се състои от много малки подробности, всеки от които е с размер от 100 до 200 атома. Най-важната възлова точка на nanorobot е бордови компютър, който определя коя молекула или атом трябва да бъде заловен и къде да я постави.Въпреки това, линейните размери на такъв компютър не трябва да надвишават 40-50 нанометра, докато технологията днес може да създаде само един транзистор от този размер. Тогава Дрексл се обръща към книгата в далечното бъдеще, по това време учените дори не потвърждават възможността за манипулиране на отделните атоми. Това се случи по-късно, когато беше създаден тунелен микроскоп, контролиран от мощен компютър с милиарди транзистори. Мечтата на наноборците обаче беше толкова привлекателна, че откритието само добави към нейната убедителност. Не само самият автор е вярвал в проекта, но и журналисти, сенатори и обществеността. И само учените разбират, че такава идея не е възможна по принцип. Най-простото обяснение е, че манипулаторът, който улавя атом, ще се свърже с него завинаги, тъй като се извършва химическо взаимодействие. Възможно ли е да не се съглася с лауреата на Нобелова литература в областта на химията Ричард Смалей? Въпреки това, идеята и nanorobots продължава да живее до сега, става все по-сложна и нараства с нови приложения.

Съществуването на медицински нанороботи.

Този мит е много популярен през последните години – за човешкото тяло трябва да изпълзяват милиони наноботи, диагностициране промени, ремонт най-малката счупване при използване nanoskalpeley, да се изгребе плака с помощта nanolopatok, отчитане в същото време някъде на извършената работа. Но къде е гаранцията, че съобщението няма да бъде получено не само от лекаря, а от някой друг? Има разкриване на лична информация. След това роботите ще станат шпиони? Особено вярата в нанонауката е силна. Изненадващо, голяма част от представеното в този план вече е създадена. Има инвазивни диагностични системи, които отчитат промени в тялото. Създадени и лекарства, които действат само върху определени клетки, има системи за почистване на съдовете от плаки и натрупване на костна тъкан. И по отношение на шпионажа има големи успехи – почистване на спомени, “умни” прах и невидими системи за проследяване. Само такива системи на бъдещето нямат нищо общо с дънксирските нанороботи, с изключение на размерите. Такива постижения ще станат възможни чрез съвместната работа на физици, химици и биолози, работещи в областта на синтетичните науки, нанотехнологиите.

Наличие на физичен метод за синтез на вещества.

След като Ричард Файнман несъзнателно даде старата мечта на физиците, той каза, че това е възможно, и физическа синтез в манипулиране на атоми. Подобно на химиците ще се обърнат към физиците с заповеди за синтез на планираната молекула с определени свойства. Въпреки това, химиците не се интересуват от синтеза на молекулата, те работят с веществото, неговото производство и трансформация. Молекулата не е просто група от атоми, поставени в определен ред, те са свързани и с химически връзки. В крайна сметка флуид, в който два атома водород е един кислород, не е задължително да е вода. Може би това е просто смес от течен кислород и водород. Да предположим, че успяхме да сгънем купчина осем атома – два въглеродни и шест водородни. За физик това съединение е С2Н6, а химикът ще посочи поне още две възможности за комбиниране на атомите. И как да се събере такава молекула? Първо, сменете два въглеродни атома или добавете водороден атом към въглерода? Учените са способни да манипулират атоми, но досега само тежки и нереактивни. Сложни структури на атоми злато, желязо и ксенон са създадени. Но как да работите със светли и активни атоми на кислород, водород, въглерод и азот – е неясно. По този начин сглобяването на протеини и нуклеинови киселини не е толкова просто въпрос, както мнозина се опитват да си представят. Има още един нюанс, който ограничава перспективите за физически синтез. Химистите получават вещество, в което има огромен брой молекули. В милилитър вода те са милиарди милиарди. Колко време ще отнеме да съберем такъв куб?Сега работим по атомна сила и тунелиране микроскоп като изкуство, без специално на висококачествено образование, не мога да направя – след всички манипулации, необходими за производството на ръка, като се оценява на междинните резултати. Процесът може да се сравни с полагането на тухли. Дори и да се механизират тази работа и да бъде в състояние да положи милион атоми в секунда, а след възпроизвеждането на Водният куб в 1 cm3 отнеме два милиарда години! Ето защо милиони малка фабрика, няма да реши проблема с синтез, както и милионите наноботи, бегом вътре в човека, а не решаване на проблемите си. Просто нямаме време да чакаме резултатите от работата им. Ето защо, Ричард Smalley и призова Дрекслер публично отстранен от речите си говорим на “Двигатели на сътворението”, за да не се заблуди обществеността. Идеята за такова приемане на материали и материали обаче не трябва да бъде незабавно кръстосана. На първо място, възможно е да се манипулира не от атоми, а от значително по-големи блокове, например въглеродни нанотръби. В този случай проблемът с леките и активните атоми ще изчезне и производителността ще се увеличи незабавно с няколко порядъка. По този начин вече учени в лабораториите получават най-простите и единствени копия на нанодевиците. В допълнение, можете да излезе с такава ситуация, когато въвеждането на атома, или само на въздействието от външната страна инициира процес на самоорганизация и трансформация в околната среда. В резултат на това прецизното повърхностно сканиране и повтарящото се експониране могат да помогнат за създаването на разширени обекти с редовна наноструктура. Да, и този метод може да създаде уникални шаблони на шаблони за по-нататъшно клониране. Природата може да създаде множество идентични клони на молекули и организми. Много хора са чували за полимеразната реакция, когато единичен ДНК фрагмент, извлечен от биологичен материал, е изкуствено размножен чрез химически средства. Но защо да не създавате подобни машини за клониране на други молекули? Известните принципи на химията не забраняват това, размножаването на молекулите е съвсем реалистично и съответства на законите на природата.

Възможност за появата на “сива слуз”.

В работата си Drexler въвежда в концепцията два вида устройства. Първите са демонстраторите, техните функции се връщат на сглобяването. Такива механизми трябваше да изучават структурата на нов обект, запазвайки наноматериалната му структура в паметта на нанокомпютъра. Такова устройство би било мечта за химиците – защото сега науката не може да види всички атоми, например в протеина. Точната дефиниция на структурата на молекулата е възможна само ако навлиза в кристалния състав заедно с милиони подобни. След това, използвайки скъпия метод на рентгеновата дифракция, може да се определи позицията на всички атоми в пространството. Вторият тип бяха създателите или репликаторите. Тяхната основна задача беше да бъдат он-лайн производството на колекционери и подобни репликатори, тоест, всъщност, възпроизвеждането на nanorobots. Дрекслър предположи, че репликаторите трябва да са много по-сложни механизми, отколкото обикновените асемблери и се състоят от стотици милиони атоми. Ако продължителността на репликация ще се измерва чрез та минута, след геометрична прогресия, над трилион на нови творци ще бъдат пресъздадени за деня, който ще генерира нови колектори. Този мит се казва, че е възможно възникването на такава ситуация, когато системата отива само необуздана режим клониране, както и всички дейности на репликаторите да бъдат насочени само за увеличаване на собственото си население. Тя ще изглежда като въстание на наномашините. Тя ще изглежда, че за собствените си строителни наноботи необходими само атоми, които могат да бъдат получени от околната среда, така упорити манипулатори анализатора ще падне всички наоколо, като резултат от цялата материя на планетата, а с него и ние се превърне в “сивата слуз” – монтаж на нано-роботи. Митът за края на света не е нов, не е чудно, че се появи отново с появата на тази нова технология.Фантазиите за сивата слуз са пряко свързани с нанотехнологиите, този сценарий е бил много обичан от режисьорите, само засилвайки общата грешка. Този ход на събитията обаче е невъзможен. Дори ако все още вярвате в възможността да съберете нещо от съществено значение за атомите, помислете за това. На първо място, репликаторите на Дрекслер няма да имат достатъчно затруднения да създават свои собствени. Дори 100 милиона атома не са достатъчни, за да създадат мениджър на монтаж на компютри и дори за памет. Дори ако приемем, че 1 атом ще носи 1 бит информация, общата памет ще бъде 12,5 мегабайта, което е твърде малко за тази дейност. Освен това репликаторите няма да могат да получат суровините, от които се нуждаят. В крайна сметка техният елементарен състав се различава значително от това, което се включва в околната среда, включително биомасата. Намирането, доставката и извличането на необходимите елементи ще отнеме много време и енергия и това определя скоростта на възпроизвеждане. В макроразмери такъв монтаж ще бъде подобен на създаването на машина от елементи, които все още не са намерени, извлечени и доставени от различни планети на слънчевата система. Следователно, липсата на ресурси и ограничава безпрепятственото разпространение на популациите на всички други същества, дори много по-сложни и адаптирани от нанороботите.

Буквално до 2015 г. пазарът на нанотехнологиите ще бъде трилиони долари.

Причината за този мит е доклада на Националната научна фондация (NSF) през 2001 г., че пазарът на нанотехнологиите през 2015 г. ще бъде на стойност един трилион долара. По-късно тази декларация беше още по-преувеличена, рекордна оценка днес е цифрата от 3 трилиона долара. Но такива крещящи номера са по-скоро таблоидни заглавия, отколкото сериозни маркетингови проучвания. Днес специалистите дори не могат ясно да определят какво е нанотехнологията. По този начин микроелектрониката вече е на път да се превърне в наноелектроника, защото структурата на електронните схеми вече е преминала бариерата на 100 nm. Съответно броят на фирмите, произвеждащи “нанопродукти”, ще нарасне бързо. Вярно е, че те ще имат много познати имена – Toshiba, GE, Nokia, Bayer, Kraft и др. Техните продукти могат да бъдат приписани на еволюционната нанотехнология. Но за да се направи точна оценка на пазара революционен нанотехнологията, която планира да събере устройства атом по атом, за да се оцени трудно, съответно не може да има разбираеми цифри за оценка. Освен това маркетинговите проучвания не оценяват разходите за реален нанотехнологичен процес, продукт или материал. Разчитат се само общите разходи за продукти, които включват нанотехнологии. Това е тънка разлика и води до появата на милиарди долари в отчитането. И така, Lux Research оценява нетния пазар на наноматериали с 3,6 милиарда долара до 2010 г., но целият обем на пазара на нанотехнологии се оценява на 1,5 трилиона! Това всъщност не е пазарът на нанотехнологиите, а пазарът на продукти, съдържащи наночастици, се оценява. Същият NSF твърди, че в нанотехнологичната индустрия ще бъдат наети повече от 200 милиона души, тези данни са били изписани в доклади и в заявления за безвъзмездни средства. Въпреки това, 8-10 години след доклада се оказа, че нанотехнологичната индустрия практически не съществува, въпреки големия брой изследователски групи в различни области.

Add a Comment