«Նանոտեխնոլոգիա»–ի խմբագրումների տարբերություն

Շատ աղբյուրներ`աղբյուրներ՝ առաջին հերթին անգլալեզու, հետագայում նանոտեխնոլոգիաներ կոչվող մեթոդների առաջին հիշատակումը կապում են Ռիչարդ Ֆեյնմանի հայտնի «Այն աշխարհում բավականին տեղ կա» ելույթի հետ, որը նա ունեցել է 1959 թ. Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտում ամերիկյան ֆիզիկական հանրության ամենամյա հանդիպման ժամանակ։ Ռիչարդ Ֆեյնմանը ենթադրում էր, որ հնարավոր է մեխանիկորեն տեղափոխել առանձին ատոմները`ատոմները՝ համապատասխան չափսերի մանիպուլյատորի օգնությամբ, ամեն դեպքում այդպիսի գործընթացը չէր հակասի այսօր արդեն հայտնի ֆիզիկական օրենքներին։

Այդ մանիպուլյատորը նա առաջարկեց անել հետևյալ կերպ։ Անհրաժեշտ է պատրաստել մեխանիզմ, որը կստեղծեր իր կրկնօրինակը, բայց ավելի փոքր։ Ստեղծված փոքր մեխանիզմը պետք է կրկին ստեղծի իր կրկնօրինակը, մինչև մեխանիզմի չափսերը կհամապատասխանեն մեկ ատոմի չափսերին։ Ընդ որում պետք է չափումներ արվեն այդ մեխանիզմի կառուցվածքում, քանի որ գրավիտացիայի ուժերը, որոնք ազդում են ամբողջ մակրոաշխարհում, կազդեն ավելի քիչ, իսկ միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների ուժերը , ինչպես նաև Վան-դեր-Վաալսի ուժերը, էլ ավելի կազդեն մեխանիզմի աշխատանքի վրա։ Վերջին փուլը`փուլը՝ ստացված մեխանիզմը կհավաքի իր կրկնօրինակն առանձին ատոմներից։ Սկզբունքորեն այդպիսի կրկնօրինակների թիվը սահմանափակ չէ, հնարավոր կլինի կարճ ժամանակամիջոցում հավաքել այդպիսի մեքենաների կամավոր քանակություն։ Այդ մեքենաները կկարողանան նույն կերպ`կերպ՝ ատոմային հավաքով, հավաքել մակրոիրերը։ Դա թույլ կտա իրերի գներն իջեցնել։ Այդպիսի ռոբոտներին (նանոռոբոտներին) պետք կլինի տալ մոլեկուլների և էներգիայի անհրաժեշտ քանակ, և գրել անհրաժեշտ առարկաների հավաքման ծրագիր։ Մինչ այսօր ոչ ոք չի կարողացել հերքել այդ հնարավորությունը, բայց և ոչ ոքի չի հաջողվել ստեղծել այդպիսի մեխանիզմներ։ Ահա թե ինչպես է Ռիչարդ Ֆեյնմանը նկարագրել իր կողմից ենթադրվող մանիպուլյատորը։

Ես մտածում եմ ստեղծել համակարգ`համակարգ՝ էլեկտրական կառավարմամբ, որտեղ օգտագործվում են սովորական ձևով պատրաստված «սպասարկող ռոբոտներ»` օպերատորի «ձեռքերի» 4 անգամ փոքրացված կրկնօրինակների տեսքով։ Այդպիսի միկրոմեխանիզմները կկարողանան հեշտությամբ կատարել գործողությունները փոքրացված մասշտաբով։ Ես խոսում եմ շատ փոքր աշխատանքների մասին`մասին՝ հագեցած սերվոշարժիչներով և փոքր«ձեռքերով», որոնք կարող են պտտեցնել նույնքան փոքր պտուտակները, ծակել շատ փոքր անցքեր և այլն։ Կարճ ասած, նրանք կկատարեն բոլոր աշխատանքները 1:41։4 մասշտաբով։ Դրա համար, իհարկե, հարկավոր է պատրաստել անհրաժեշտ մեխանիզմներ, գործիքներ և ձեռքեր- մանիպուլյատորներ`մանիպուլյատորներ՝ սովորական չափսերի 1:4:1։4։ Վերջին փուլում այդ սարքերը կկահավորվեն սերվոշարժիչներով (16 անգամ պակաս հզորությամբ) և կմիացվել էլեկտրական կառավարման սովորական համակարգին։ Դրանից հետո թույլ կտրվի օգտագործել 16 անգամ փոքրացված ձեռքեր-մանիպուլյատորներ։ Այդպիսի միկրոռոբոտների կամ միկրոմեքենաների օգտագործման ոլորտը կարող է բավականին լայն լինել`լինել՝ վիրաբուժական միջամտություններից մինչև բեռնափոխադրումը և ռադիոակտիվ նյութերի վերամշակումը։ Համոզված եմ, որ առաջարկվող ծրագրի սկզբունքը, ինչպես նաև նրա հետ կապված անսպասելի խնդիրներն ու փայլուն հնարավորություններն անսահման են։

Ավելին, կարելի է մտորել մասշտաբների կրճատման հետագա հնարավորության մասին, ինչը բնականաբար կպահանջի հետագա կառուցողական փոփոխություններ և մոդիֆիկացում, բայց թույլ կտա պատրաստել նկարագրված տեսակի նոր, ավելի կատարելագործված սարքեր։ Ոչինչ չի խանգարում շարունակել այս գործընթացը, և ստեղծել բազմաթիվ շատ փոքր հաստոցներ, քանի որ չկան որևէ սահմանափակումներ`սահմանափակումներ՝ կապված հաստոցների տեղափոխման հետ։ Նրանց ծավալը միշտ կլինի իր նախորդ տեսակից ավելի փոքր։ Հեշտ է հաշվարկել, որ 4.000 անգամ փոքրացված 1 մլն. հաստոցների ընդհանուր ծավալը կկազմի նորմալ չափսերի սովորական հաստոցի ծավալի և մասայի 2 %-ից ոչ պակաս։ Հասկանալի է, որ դա անմիջապես վերացնում է նյութերի արժեքի խնդիրը։ Սկզբունքորեն կարելի էր կազմակերպել միլիոնավոր միանման փոքրիկ գործարանիկներ, որտեղ փոքրիկ հաստոցները անդադար անցքեր կբացեն։ Չափսերի փոքրանալով`փոքրանալով՝ մենք մշտապես կհանդիպենք շատ անսովոր ֆիզիկական երևույթների։ Այն ամենը, ինչին հանդիպում ենք կյանքում, կախված են մասշտաբային գործոնների հետ։ Բացի այդ գոյություն ունի նաև նյութերի «կպնելու» խնդիրը`խնդիրը՝ միջմոլեկուլյար փոխազդեցության ուժերի ազդեցության տակ (այսպես կոչված Վան-դեր-Վաալսի ուժերը), որը կարող է հանգեցնել մակրոսկոպիկ մասշտաբների համար անսովոր արդյունքների։ Օրինակ`Օրինակ՝ գայկան չի առանձնանա նիգից պտտելուց հետո, իսկ որոշ դեպքերում ամուր կկպնի մակերեսին և այլն։ Գոյություն ունեն նմանօրինակ մի քանի ֆիզիկական խնդիրներ, որոնց մասին հարկ է հիշել միկրոսկոպիկ մեխանիզմների ստեղծման ժամանակ։

Տվյալ հնարավորության տեսական հետազոտման ժամանակ, հայտնվեցին աշխարհի վերջին վերաբերող հիպոթետիկ սցենարներ, որոնք ենթադրում են, որ նանոռոբոտները կկլանեն Երկրի ամբողջ բիոմասան`բիոմասան՝ կատարելով իրենց`իրենց՝ ինքնաբազմացման ծրագիրը (այսպես կոչված`կոչված՝«Մոխրագույն լորձը»:։

Առաջին ենթադրություններն օբյեկտների հետազոտության հնարավորության մասին ատոմային մակարդակի վրա կարելի է հանդիպել Իսահակ Նյուտոնի «Opticksե գրքում, որը լույս է տեսել 1704 թ.: Գրքում Նյուտոնը հույս է հայտնում, որ կգա ժամանակ և ապագայի միկրոսկոպները կկարողանան հետազոտել«կորպուսկուլների գաղտնիքները»:։

Առաջին անգամ «նանոտեխնոլոգիա» տերմինը օգտագործեց Նորիո Տանիգուտին 1974 թ.:։ Նա այդ տերմինով անվանեց մի քանի նանոմետրերի չափս ունեցող գործերի արտադրությունը։ 1980-ական թթ. այդ տերմինն օգտագործել է Էրիկ Դրեկսլերը իր`իր՝«Ստեղծման մեքենաները` գալիս է նանոտեխնոլոգիաների ժամանակը» և « Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation» գրքերում։ Նրա հետազոտություններում կենտրոնական տեղ էին գրավում մաթեմատիկական հաշվարկները, որոնց օգնությամբ հնարավոր կլիներ վերլուծել սարքի աշխատանքը`աշխատանքը՝ մի քանի նանոմետր չափսերով։

Նյութեր, որոնք մշակված են նանոմասնիկների հիման վրա`վրա՝ եզակի բնութագրիչներով, որոնք բխում են դրանց բաղադրիչների միկրոսկոպական չափերից։

* Ածխածնային նանոլսափողներ-մխոցային երկարաձգված կառուցվածքներ`կառուցվածքներ՝ մեկից մի քանի տասնյակ նանոմետր տրամագծով և մի քանի սանտիմետր երկարությամբ, կազմված լսափողի մեջ ծալված մեկ կամ մի քանի հեկսոգոնական հարթություններից։

* Fullerenes- մոլեկուլային միացություններ, որոնք պատկանում են ածխածնի ալոտրոպական ձևերին (ալմաստ, գրաֆիտ) և որոնք իրենցից ներկայացնում են փակ ուռուցիկ բազմանիստեր`բազմանիստեր՝ բաղկացած զույգ թվով ածխածնի ատոմներից։

* Նանոմարտկոցներ- 2005թվականի սկզբին ամերիկյան Altair Nanotechnologies ընկերությունը հայտարարեց լիթիում-իոնական մարտկոցների էլեկտրոդների համար նոր ինովացիոն նանոնյութի ստեղծման մասին։ Li4Ti5O12 մարտկոցների լիցքավորման համար համար անհրաժեշտ է 10-15րոպե ժամանակ։ 2006թվականի փետրվարին ընկերությունը սկսեց մարտկոցների արտադրությունը իր գործարանում`գործարանում՝ Ինդիանայում։ 2006 թվականի մայիսին հաջողությամբ ավարտվեց նանոմարտկոցների փորձարկումը ավտոմեքենաների վրա։ 2006թվականի հուլիսին Altair Nanotechnologies ընկերությունը ստացավ առաջին նանոմարտկոցների պատվերը ելեկտրոմեքենաների համար։

* Ինքնամաքրվող մակերեվույթ`մակերեվույթ՝ ջրաշուշանի եֆեկտի հիման վրա։

Ժամանակակից բժշկության ուղղությունը հիմնված է նանոնութերի և նանոօբյեկտների եզակի հատկությունների օգտագործման վրա`վրա՝ նանոմոլեկուլային մակարդակի վրա մարդու բիոլոիական համակարգերը հետևելու, կառուցելու և փոփոխելու համար։

* Կենտրոնական պրոցեսորներ- 2007թվականի հոկտեմբերի 15ին Intel ընկերությունը հայտարարեց նոր պրոցեսորի պրոտոտիպի մշակման մասին, որը պարունակում է գերփոքր կառուցվածքային տարրեր 45նմ չափերի։ Հետագայում ընկերությունը մտադիր է հասնել 5նմ չափերով կառուցվածքային տարրի։ Intel ընկերության գլխավոր մրցակից AMD ընկերությունը նույնպես վաղուց ի վեր իր պրոցեսորների արտադրության մեջ օգտագործում է նանոտեխնոլոգիական պրոցեսորներ մշակված համատեղ IMB ընկերության հետ։ Intel-ի վերամշակումից բնորոշ առավելությունը կայանում է SOI լրացուցիչ մեկուսացնող շերտի օգտագործումը, որը կանխում է հոսանքի արտահոսքը տրանզիստորը ձևավորող կառուցվածքի լրացուցիչ մեկուսացման հաշվին։ Արդեն գոյություն ունեն պրոցեսորների աշխատող օրինակներ 32նմ չափերով տրանզիստորով և փորձարկված օրինակներ`օրինակներ՝ 22նմ չափերով։

* Կոշտ սկավառակներ-2007թվականին Պիտեր Գրյունբերգը և Ալբերտը արժանացան ֆիզիկայի բնագավառում Նոբելյան մրցանակի GMR-էֆեկտի բացման ամար, որը թույլ է տալիս իրականացնել ֆայլերի մուտքագրում կոշտ սկավառակի վրա`վրա՝ ինֆորմացիայի ատոմային խտությամբ։

* Սկանավորող զոնդային միկրոսկոպ- բարձր թույլատրությամբ միկրոսկոպ`միկրոսկոպ՝ հիմնված զոնդի ասեղի փոխներգործության վրա, ուսումնասիրվոեղ օրինակի մակերևույթով։ Սովորաբար փոխներգործություն ասելով հասկանում ենք զոնդի ձգումը կամ վանումը մակերևույթից Վան դեր Վալսի ուժի պատճառով։ Բայց հատուկ զոնդերի օգտագործման միջոցով կարելի է ուսումնասիրել մակերևույթի էլեկտրական և մագնիսական հատկությունները։ ՍԶՄ-ն կարող է հետազոտել ինչպես մալուխային այնպես էլ ոչ մալուխային մակերևույթները անգամ հեղուկի շերտի միջով, ինչը թույլ է տալիս աշխատել օրգանական մոլեկուլների հետ (ԴՆԹ)։ Սկանավորող զոնդային միկրոսկոպների տարածական թույլատրույունը կախված է օգտագործվող զոնդի բնութագրիչներից։ Թույլատրությունը հորիզոնական հասնում է ատոմային մակարդակի և էապես մեծացնում է ուղղահայաց։

* Մոլեկուլյար ռոտորներ- սինթետիկ, նանոչափերի շարժիչներ, որոնք կարող են առաջացնել պտտող մոմենտ`մոմենտ՝ անհրաժեշտ էներգիայի քանակության մատակարարման դեպքում։

* Նանոռոբոտներ- ռոբոտներ`ռոբոտներ՝ ստեղծված նանոնյութերից և մոլեկուլային չափերով, որոնք ունեն շարժման ֆունկցիաներ, տեղեկատվության մշակման և փոխանցման հնարավորություն, կարող են իականացնել ծրագրեր։ Նանոռոբոտները, որոնք ունեն իրենց պատճենին ստեղծելու հնարավորություն, այն է կարող են ինքնավերարտադրությւն անել, կոչվում են ռեպլիկատորներ։ Նանոռոբոտների ստեղծման հնարավորությունը իր «Մեքենա արարածներ» գրքում անդրադարձել է ամերիկացի գիտնական Էրիկ Դրեկսլերը։ Նանոռոբոտների և դրանց կոմպոնենտների մշակման հարցերին անդրադառնում են միջազգային կոնֆերանսներում։

* Մոլեկուլային պրոպելլերներ- նանոչափերի մոլեկուլներ պտուտակի ձևով, որոնք ունակ են իրականացնելու պտտող շարժումներ իրենց հատուկ ձևի`ձևի՝ մակրոսկոպական պտուտակի անալոգային ձևի շնորհիվ։

* Nokia Morph- ապագայի բջջային հեռախոսի ծրագիր`ծրագիր՝ մշակված համատեղNokia-ի գիտահետազոտական ստորաբաժանման և Քեմբրիջի համալսարանի կողմից`կողմից՝ հիմնված նանոտեխնոլոգիական նյութերի օգտագործման վրա։

2004 թվականին նանոտեխնոլոգիայի բնագավառում ներդրումները կրկնապատկվեցին 2003թվականի համեմատ և կազմեցին 10մլրդ դոլար։ Մասնավոր դոնորների`դոնորների՝ կորպորացիաների բաժինը ներդրումներում կազմեց 6.6մլրդ դոլար, իսկ պետական կառույցներինը`կառույցներինը՝ 3.3մլրդ դոլար։ Այդ բնագավառում կապիտալ ներդրումների առումով համաշխարհային առաջատարներն են Ճապոնիան և ԱՄՆ-ը։ Ճապոնիան նոր նանոտեխնոլոգիաների մշակման բնագավառում ավելացրեց ծախսերը 126%-ով 2003 թվականի համեմատությամբ (ներդրումների ամբողջ ծավալը կազմեց 4մլրդ դոլար), ԱՄՆ-ը`ը՝ 122%-ով (3.4մլրդ դոլար)։

2006թ-ի հոկտեմբերին Նանոտեխնոլոգիաների միջազգային խորհուրդը թողարկեց մի հոդված, որում մասնավորապես խոսվում էր նանոտեխնոլոգիաների հետազոտությունների մասին ինֆորմացիայի սահմանափակման անհրաժեշտության մասին`մասին՝ անվտանգության նկատառումներով։

Ժամանակակից արվեստում առաջացել է «նանոարտ» ուղղությունը (նանոարվեստ). Դա արվեստի ճյուղ է, որում նկարիչների կոմպոզիցիաները հասնում են նանոչափերի`նանոչափերի՝ նյութերի ֆիզիկական և քիմիական վերամշակման արդյունքում։ Իսկ լուսանկարները ստացվում են ելեկտրոնային միկրոսկոպի և գրաֆիկական խմբագրիչի օգնությամբ։

Նանոտեխնոլոգիայի կրիտիկան հիմնականում կենտրոնացված է 2 ուղղություններով`ուղղություններով՝

* Марк Ратнер, Даниэль Ратнер Нанотехнология:Нанотехнология։ простое объяснение очередной гениальной идеи = Nanotechnology:Nanotechnology։ A Gentle Introduction to the Next Big Idea - М.:։ «Вильямс», 2006. - С. 240. - ISBN 0-13-101400-5.

* К. Жоаким, Л. Плевер. Нанонауки. Невидимая революция. - М.:։ КоЛибри, 2009. Глава из книги