Нанотехнология

                НАНОТЕХНОЛОГИЯ  ПО  ВИКИПЕДИИ


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


                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.


                ИСТОРИЯ.

                Многие  источники,  в  первую  очередь  англоязычные,  первое  упоминание  методов,  связываю  с  известным  выступлением  Ричарда  Фейнмана...
                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.
                Этот  манипулятор  он  предположил  делать  следующим  способом.
                Необходимо  построить  механизм,  создавший  бы  свою  копию,  только  на  порядок  меньшую.
                Созданный   меньший  механизм  должен  опять  создать  свою  копию,  опять  на  порядок  меньшую  и  так  до  тех  пор,  пока  размеры  механизма  не  будут  соизмеримы  с  размерами  порядка  одного  атома...
                При  этом  необходимо  будет  делать  изменения  в  устройстве  этого  механизма,  так  как  силы  гравитации,  действующие  в  микромире  будут  оказывать  все  меньше  влияние,  а  силы  межмолекулярных  взаимодействий  и  Ван-дер-Ваальсовы  силы  будут  все  больше  влиять  на  работу  механизма.
                Последний  этап  -  полученный  механизм  соберёт  свою  копию  из  отдельных  атомов.
                Принципиально  чисто  таких  копий  неограниченно,  можно  будет  за  короткое  время  создать  произвольное  число  таких  машин...
                Эти  машины  смогут  таким  же  способом,  по атомной  сборкой  собирать  макровещи.
                Это  позволит   сделать  вещи  на  порядок  дешевле  -  таким  роботам  (нанороботам) нужно  будет  дать  только  необходимое  количество  молекул  и  энергию,  и  написать  программу  для  сборки  необходимых  предметов.
                До  сих  пор  никто  не  смог  опровергнуть  эту  возможность,  но  и  никому  пока  не  удалось  создать  такие  механизмы.
                Принципиальным  недостатком  такого  робота  -  невозможность  создания  механизма   из  одного  атомы.

                Вот  как  Фейнман  описал  предполагаемый  им  манипулятор :

                "Я  думаю  о  создании  системы  с  электрическим  управлением,  в  котором  используются  изготовленные  обычным  способом  "обслуживающие  роботы"  в  виде  уменьшённых  в  четыре  раза  копий "рук"  оператора.
                Такие  микросхемы  смогут  легко  выполнить  операции  в  уменьшённом  масштабе.  Я  говорю  о  крошечных  работах,  снабжённых  серводвигателями  и  маленькими  "руками",  которые  могут  закручивать  столь  же  маленькие  болты  и  гайки,  сверлить  очень  маленькие  отверстия  и  т.д.
                Короче  говоря,   они  смогут  выполнять   все  работы  в  масштабе  1 : 4.
                Для  этого,  конечно,  сначала  следует  изготовить  необходимые  механизмы,  инструменты  и  руки-манипуляторы  в  одну  четвёртую  обычной  величины  (  на  самом  деле  ясно,  что это  означает  уменьшение  всех  поверхностей  контакта  в  16  раз ).
                На  последнем  этапе  эти  устройства  будут  оборудованы  серводвигателями  (  с  уменьшённой  в  16  раз  мощностью)  и  присоединены  к  обычной  системе  электрического  управления.
                После  этого   можно  будет  пользоваться   уменьшенными  в  16  раз  руками-манипуляторами!
                Сфера  применения  таких  микророботов,  а  также  микромашин  может  быть  довольно  широкой  -  от  хирургических  операций  до  транспортирования  и  переработки  радиоактивных  материалов.
                Я  надеюсь  что   принцип  предлагаемой  программы,  а  также  связанные  с  ней  неожиданные  проблемы  и  блестящие  возможности  понятны.
                Более  того,  можно  задуматься  о  возможности  дальнейшего  существенного  уменьшения  масштабов,  что  естественно,  потребует  дальнейших   конструкционных  изменений  и  модификаций  (кстати,  на  определенном  этапе,  возможно, придётся  отказаться  от  "рук"  привычной  формы),  но  позволит  изготовить  новые,  значительно  более  совершенные  устройства  описанного  типа.
                Ничто  не  мешает  продолжить  процесс  и  создать  сколько  угодно  крошечных  станков,  поскольку  не  имеется  ограничений,  связанных  с  размещением  станков  или  их  материалоёмкостью.
                Их  объём  будет  намного  меньше  объёма  прототипа .
                Легко  рассчитать,  что  общий  объём   1 млн  уменьшенных  в  4 000  раз  станков   (  а  следовательно  и  масса  используемых  для  изготовления  материалов)  будет  составлять  менее 2 %  от  объема  и  массы  обычного   станка   нормальных  размеров.
                Понятно,  что  это  сразу  снимает  и  проблему  стоимости  материалов.
                В  принципе,  можно  было  бы  организовывать  миллионы  одинаковых  миниатюрных  заводиков,  на  которых  крошечные  станки  непрерывно  сверлили  бы  отверстия,  штамповали  детали  и  т.д.
                По  мере  уменьшения  размеров  мы  будем  постоянно  сталкиваться  с  очень  необычными  физическими  явлениями.
                Всё, с  чем  приходится  встречаться  в  жизни,  зависит  от  масштабных   факторов.
                Кроме  того,  существует  ещё  и  проблема  "слипания"  материалов  под  действием  сил  межмолекулярного  взаимодействия (  так  называемые  силы  Ван-дер-Ваальса),  которая  может  приводить  к  эффектам,  необычным  для  макроскопических  масштабов.
                Например,  гайка  не  будет  отделяться  от  болта  после  откручивая,  а  в  некоторых  случаях  будет  плотно  "приклеиваться"   к  поверхности  и  т.д.
                Существует  несколько  физических  проблем  такого  типа,  л  которых  следует  помнить  при  проектировании  и  создании  микроскопических  механизмов."...

                В  ходе  теоретического  исследования  данной  возможности,  появились  гипотетические  сценарии  конца  света,  которые  предполагают,  что  нанороботы  поглотят  всю  биомассу  Земли,  выполняя  свою  программу  само размножения  (  так  называемая  "серая  слизь"  или  "серая  жижа" )

                Первые  предложения  о  возможности  исследования  объектов  на  атомной  уровне  можно  встретить  в  книге  "Opticks"  Исаака  Ньютона,  вышедшей  в  1704 году.
                В  книге  Ньютона  выражает  надежду,  что  микроскопы  будущего  когда-нибудь  смогут  исследовать  "тайны  корпус куп"               
               
                Впервые  термин  "нанотехнология"  употребил  Норио  Танигути  в  1974  году.  Он  назвал  этим  термином  производство  изделий  размером  несколько  нанометров.
                В  1980-х  годах  этот  термин  использовал  Э.К.Дрекслер    в  своих  книгах :  "Машины  создания :  грядёт  эра  нанотехнологии".
                Центральное  место  в его  исследованиях  играли  математические  расчёты,  с  помощью  которых  можно  было  проанализировать  работу  устройства  размерами  в несколько  нанометров.