Nanotechnologie

Nanotechnologie  je obor základní a aplikované vědy a techniky , který se zabývá souborem teoretického zdůvodnění, praktickými metodami výzkumu, analýzy a syntézy, jakož i metodami výroby a použití produktů s danou atomovou strukturou řízenou manipulací jednotlivých atomy a molekuly .

Definice a terminologie

Dnes (2018-2021) neexistuje na světě jediný standard, který by popisoval, co jsou nanotechnologie a nanoprodukty.

Mezi přístupy k definici pojmu „nanotechnologie“ patří:

1. V technické komisi ISO /TC 229 se nanotechnologie vztahuje na následující: [1]
   1. znalost a řízení procesů, obvykle v měřítku 1 nm , ale nevyjímaje měřítko menší než 100 nm v jednom nebo více rozměrech, kdy zavedení efektu velikosti (fenoménu) vede k možnosti nových aplikací;
   2. využití vlastností předmětů a materiálů v nanometrovém měřítku, které se liší od vlastností volných atomů nebo molekul, jakož i od objemových vlastností látky sestávající z těchto atomů nebo molekul, k vytvoření pokročilejších materiálů, zařízení, systémů, které implementovat tyto vlastnosti.
2. Na území Ruské federace je koncept nanotechnologií stanoven v GOST R 55416-2013 „Nanotechnologie. Část 1. Základní pojmy a definice " [2] , konkrétně:

soubor technologických metod používaných ke studiu, navrhování a výrobě materiálů, zařízení a systémů, včetně cíleného řízení a řízení struktury, chemického složení a interakce jejich jednotlivých prvků nanorange .

1. Podle "Koncepce rozvoje prací v Ruské federaci v oblasti nanotechnologií na období do roku 2010 " ( 2004  ) [3] je nanotechnologie definována jako soubor metod a technik, které poskytují schopnost vytvářet a upravovat objekty kontrolovaným způsobem, včetně součástek o velikosti menší než 100 nm, alespoň v jednom rozměru, a v důsledku toho získaly zásadně nové kvality , které jim umožňují integrovat je do plně funkčních rozsáhlejších systémů.

Praktický aspekt nanotechnologie zahrnuje výrobu zařízení a jejich součástí potřebných k vytvoření, zpracování a manipulaci s atomy , molekulami a nanočásticemi . Rozumí se, že objekt nemusí mít alespoň jeden lineární rozměr menší než 100 nm - mohou to být makroobjekty, jejichž atomová struktura je řízena tak, aby byla vytvořena s rozlišením na úrovni jednotlivých atomů, nebo obsahující nano -objekty . V širším slova smyslu tento pojem zahrnuje i metody diagnostiky, charakterologie a výzkumu takových objektů.

Nanotechnologie se kvalitativně liší od tradičních oborů, protože v takových měřítkách jsou obvyklé makroskopické technologie pro manipulaci s hmotou často nepoužitelné a mikroskopické jevy, které jsou v obvyklém měřítku zanedbatelně slabé, se stávají mnohem významnějšími: vlastnosti a interakce jednotlivých atomů a molekul nebo agregáty molekul (například Vander Waals ), kvantové efekty .

Nanotechnologie a zejména molekulární technologie jsou nové, velmi málo prozkoumané obory. Hlavní objevy předpovězené v této oblasti nebyly dosud učiněny. Nicméně probíhající výzkum již přináší praktické výsledky. Využití pokročilých vědeckých úspěchů v nanotechnologii umožňuje odkazovat na špičkové technologie .

Vývoj moderní elektroniky je na cestě ke snižování velikosti zařízení. Na druhou stranu klasické výrobní postupy se přibližují své přirozené ekonomické a technologické bariéře, kdy se velikost zařízení příliš nezmenšuje, ale exponenciálně rostou ekonomické náklady . Nanotechnologie je dalším logickým krokem ve vývoji elektroniky a dalších vědecky náročných odvětví.

Historie

Mnoho zdrojů, především v angličtině, spojuje první zmínku o metodách, které by se později nazývaly nanotechnologie, se slavným projevem Richarda Feynmana „Na dně je spousta místa“ , který pronesl v roce 1959 na California Institute of Technology na výroční setkání Americké fyzikální společnosti. Richard Feynman navrhl, že je možné mechanicky pohybovat jednotlivými atomy pomocí manipulátoru odpovídající velikosti, alespoň by takový proces neodporoval dnes známým fyzikálním zákonům.

Navrhl provést tento manipulátor následujícím způsobem. Je potřeba postavit mechanismus, který by vytvořil vlastní kopii, jen o řád menší. Vytvořený menší mechanismus musí opět vytvořit svou kopii, opět o řád menší, a tak dále, dokud rozměry mechanismu nejsou úměrné rozměrům řádu jednoho atomu. Zároveň bude nutné provést změny ve struktuře tohoto mechanismu, protože gravitační síly působící v makrokosmu budou mít stále menší vliv a síly mezimolekulárních interakcí a van der Waalsovy síly budou stále více ovlivňovat provoz mechanismu. Poslední fáze - výsledný mechanismus sestaví svou kopii z jednotlivých atomů. V zásadě je počet takových kopií neomezený, v krátké době bude možné vytvořit libovolný počet takových strojů. Tyto stroje budou schopny skládat makrověci stejným způsobem, sestavování atom po atomu. Věci se tak řádově zlevní – takovým robotům (nanorobotům) bude potřeba dát pouze potřebný počet molekul a energie a napsat program na sestavení potřebných předmětů. Doposud tuto možnost nikdo nedokázal vyvrátit, ale zatím se nikomu nepodařilo takové mechanismy vytvořit. Takto R. Feynman popsal manipulátor, který navrhl:

Uvažuji o vybudování elektricky ovládaného systému, který využívá na zakázku vyrobené „obslužné roboty“ v podobě čtyřnásobně menších kopií „rukou“ operátora. Takové mikromechanismy budou schopny snadno provádět operace ve zmenšeném měřítku. Mluvím o malých robotech vybavených servomotory a malými „raménky“, které dokážou otáčet stejně malými šrouby a maticemi, vrtat velmi malé otvory atd. Zkrátka budou schopni veškerou práci dělat v měřítku 1: 4. K tomu je samozřejmě nutné nejprve vyrobit potřebné mechanismy, nástroje a ramena manipulátoru na jednu čtvrtinu obvyklé velikosti (ve skutečnosti je jasné, že to znamená zmenšení všech styčných ploch na 16x). V poslední fázi budou tato zařízení vybavena servomotory (s 16násobným snížením výkonu) a připojena ke klasickému elektrickému řídicímu systému. Poté bude možné používat ramena manipulátoru zmenšená 16krát! Rozsah takových mikrorobotů, stejně jako mikrostrojů, může být poměrně široký – od chirurgických operací až po přepravu a zpracování radioaktivních materiálů. Doufám, že princip navrhovaného programu, stejně jako nečekané problémy a skvělé příležitosti s ním spojené, jsou jasné. Navíc lze uvažovat o možnosti dalšího výrazného zmenšení měřítka, což si ovšem vyžádá další strukturální změny a úpravy (mimochodem, v určité fázi může být nutné opustit „ruce“ obvyklý tvar), ale umožní výrobu nových, mnohem pokročilejších zařízení.popsaný typ. Nic vám nebrání v tomto procesu pokračovat a vytvořit si tolik malých strojů, kolik chcete, protože neexistují žádná omezení týkající se umístění strojů nebo jejich spotřeby materiálu. Jejich objem bude vždy mnohem menší než objem prototypu. Je snadné vypočítat, že celkový objem 1 milionu obráběcích strojů snížený faktorem 4000 (a v důsledku toho i hmotnost materiálů použitých pro výrobu) bude méně než 2 % objemu a hmotnosti konvenčního obráběcího stroje. normální velikosti. Je jasné, že to okamžitě odstraňuje problém s cenou materiálu. V zásadě by se daly organizovat miliony identických miniaturních továren, na kterých by malinké stroje nepřetržitě vrtaly díry, lisovaly díly atd. Jak se zmenšujeme, budeme se neustále setkávat s velmi neobvyklými fyzikálními jevy. Vše, co vás v životě potká, závisí na mnoha faktorech. Kromě toho je zde také problém „slepování“ materiálů působením mezimolekulárních sil (tzv. van der Waalsovy síly), což může vést k efektům, které jsou pro makroskopická měřítka neobvyklé. Například matice se po uvolnění neoddělí od šroubu a v některých případech se „pevně přilepí“ k povrchu atd. Při navrhování a stavbě mikroskopických mechanismů je třeba mít na paměti několik fyzikálních problémů tohoto typu. [čtyři]

V průběhu teoretického studia této možnosti se objevily hypotetické scénáře soudného dne, které naznačují, že nanoroboti pohltí celou biomasu Země a provedou svůj program sebereprodukce (tzv. „ grey goo “ nebo „grey goo“ ).

První předpoklady o možnosti studia objektů na atomové úrovni lze nalézt v knize „Opticks“ od Isaaca Newtona , vydané v roce 1704. V knize Newton vyjadřuje naději, že mikroskopy budoucnosti budou jednoho dne schopny prozkoumat „tajemství krvinek “ [5] .

Termín „nanotechnologie“ poprvé použil Norio Taniguchi v roce 1974. [6] Tento termín nazval výrobou produktů o velikosti několika nanometrů . V 80. letech tento termín použil Eric C. Drexler ve svých knihách Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology a Nanosystems : Molecular Machinery , Manufacturing, and Computation . Ústředním bodem jeho výzkumu byly matematické výpočty, pomocí kterých bylo možné analyzovat činnost zařízení o rozměrech několika nanometrů.

Základy

V roce 2009 vědci z University of Wisconsin-Madison zjistili, že zákony tření v makro- a nanosvětě jsou podobné [7] .

Nanočástice

Moderní trend k miniaturizaci ukázal, že látka může mít zcela nové vlastnosti, pokud se vezme velmi malá částečka této látky. Částice o velikosti od 1 do 100 nanometrů se běžně označují jako „ nanočástice “. Například se ukázalo, že nanočástice některých materiálů mají velmi dobré katalytické a adsorpční vlastnosti. Jiné materiály vykazují úžasné optické vlastnosti, jako jsou ultratenké filmy organických materiálů používaných k výrobě solárních článků . Takové baterie, ačkoli mají relativně nízkou kvantovou účinnost , jsou levnější a mohou být mechanicky flexibilní. Je možné dosáhnout interakce umělých nanočástic s přírodními nanočásticemi - proteiny , nukleovými kyselinami atd. Pečlivě vyčištěné nanočástice se mohou samy zarovnávat do určitých struktur. Taková struktura obsahuje přísně uspořádané nanočástice a také často vykazuje neobvyklé vlastnosti.

Nanoobjekty jsou rozděleny do 3 hlavních tříd: trojrozměrné částice získané explozí vodičů, syntézou plazmatu, obnovou tenkých vrstev atd.; dvourozměrné objekty - filmy získané molekulární depozicí, CVD , ALD, iontovou depozicí atd.; jednorozměrné předměty - whiskery, tyto předměty se získávají metodou molekulárního vrstvení, zaváděním látek do válcových mikropórů atd. Existují také nanokompozity - materiály získané zaváděním nanočástic do jakékoli matrice. V současné době je široce používána pouze metoda mikrolitografie, která umožňuje získat na povrchu matric ploché ostrovní objekty o velikosti 50 nm a více, používá se v elektronice; metoda CVD a ALD se používá především k vytváření mikronových filmů. Jiné metody se používají především pro vědecké účely. Zejména je třeba poznamenat metody iontového a molekulárního vrstvení, protože s jejich pomocí je možné vytvořit skutečné monovrstvy .

Zvláštní třídu tvoří organické nanočástice přírodního i umělého původu .

Protože mnoho fyzikálních a chemických vlastností nanočástic, na rozdíl od sypkých materiálů, silně závisí na jejich velikosti, je v posledních letech značný zájem o metody měření velikosti nanočástic v roztocích: analýza trajektorie nanočástic , dynamický rozptyl světla , sedimentační analýza , ultrazvuk metody .

Samoorganizace nanočástic a samoorganizační procesy

Jednou z nejdůležitějších otázek, kterým nanotechnologie čelí, je, jak přimět molekuly, aby se určitým způsobem seskupovaly, aby se samy organizovaly, aby nakonec získaly nové materiály nebo zařízení. Tímto problémem se zabývá obor chemie  - supramolekulární chemie . Nestuduje jednotlivé molekuly , ale interakce mezi molekulami, které jsou schopny molekuly určitým způsobem uspořádat a vytvořit tak nové látky a materiály . Je povzbudivé, že v přírodě takové systémy skutečně existují a takové procesy se provádějí. Jsou tedy známy biopolymery , které se mohou organizovat do speciálních struktur. Jedním příkladem jsou proteiny , které se mohou nejen skládat do kulovitého tvaru , ale také vytvářet komplexy – struktury, které obsahují několik molekul proteinů. Již nyní existuje metoda syntézy, která využívá specifických vlastností molekuly DNA . Vezme se komplementární DNA ( cDNA ), na jeden z konců se připojí molekula A nebo B. Máme 2 látky: ----A a ----B, kde ---- je podmíněný obraz jednoho molekula DNA. Nyní, když smícháte tyto 2 látky, vytvoří se mezi dvěma jednoduchými řetězci DNA vodíkové vazby, které k sobě přitáhnou molekuly A a B. Výsledné spojení podmíněně znázorněme: ====AB. Molekula DNA může být po skončení procesu snadno odstraněna.

Jevy samoorganizace však nejsou omezeny na spontánní uspořádání molekul a/nebo jiných částic v důsledku jejich interakce. Existují další procesy, které jsou vlastní schopnosti sebeorganizace, které nejsou předmětem supramolekulární chemie. Jedním z těchto procesů je elektrochemická anodická oxidace ( anodizace ) hliníku, konkrétně druh, který vede k tvorbě porézních anodických oxidových filmů (PAOP). PAO jsou kvazi-uspořádané mezoporézní struktury s póry umístěnými normálně k povrchu vzorku a mající průměr od několika do stovek nanometrů a délku od zlomků do stovek mikrometrů. Existují procesy, které umožňují výrazně zvýšit stupeň uspořádanosti uspořádání pórů a vytvořit nanostrukturovaná jedno-, dvou- a trojrozměrná pole na bázi PAHA.

Problém tvorby aglomerátů

Částice v řádu nanometrů nebo nanočástice , jak se jim ve vědeckých kruzích říká, mají jednu vlastnost, která značně brání jejich použití. Mohou tvořit aglomeráty , tj. slepovat se navzájem. Vzhledem k tomu, že nanočástice jsou slibné v oblasti keramiky , metalurgie , je třeba tento problém řešit. Jedním z možných řešení je použití dispergačních činidel , jako je citrát amonný (vodný roztok), imidazolin , olejový alkohol (nerozpustný ve vodě). Mohou být přidány do média obsahujícího nanočástice. Více o tom viz "Organic Additives And Ceramic Processing", DJ Shanefield, Kluwer Academic Publ., Boston.

Nejnovější úspěchy

Nanomateriály

• Grafen
• uhlíkové nanotrubice
• Fullereny
• Nanokrystaly
• Aerogely
• Aerografit
• Nanoakumulátory
• Plochy s lotosovým efektem

Způsoby, jak získat nanomateriály

Stávající metody získávání nanomateriálů zahrnují použití elektrického obloukového výboje v plazmatu mezi grafitovými elektrodami k získání fullerenů, uhlíkových nanotrubic, metoda v plynné fázi pro získávání fullerenů při vysokých teplotách, rozklad uhlovodíků při vysokých teplotách a účast katalyzátoru. , prášková technologie , lisovací a deformační metody, metody fyzikální a chemické depozice filmových povlaků [8] .

Metody výzkumu

Vzhledem k tomu, že nanotechnologie je interdisciplinární věda, používají se k vědeckému výzkumu stejné metody jako „klasická“ biologie , chemie a fyzika . Jednou z relativně nových výzkumných metod v oblasti nanotechnologií je skenovací sondová mikroskopie . V současné době se ve výzkumných laboratořích používají nejen „klasické“ sondové mikroskopy , ale také SPM v kombinaci s optickými a elektronovými mikroskopy , Ramanovy a fluorescenční spektrometry , ultramikrotomy (k získání trojrozměrné struktury materiálů).

Mikroskopie skenovací sondou

Jednou z metod používaných ke studiu nanoobjektů je skenovací sondová mikroskopie . V rámci rastrovací sondové mikroskopie jsou implementovány optické techniky.

Studie povrchových vlastností pomocí rastrovacího sondového mikroskopu (SPM) se provádějí ve vzduchu za atmosférického tlaku, ve vakuu a dokonce i v kapalině. Různé SPM techniky umožňují studovat vodivé i nevodivé předměty. Kromě toho SPM podporuje kombinaci s dalšími výzkumnými metodami, jako je klasická optická mikroskopie a spektrální metody.

Pomocí rastrovacího sondového mikroskopu (SPM) lze jednotlivé atomy nejen vidět, ale také je selektivně ovlivňovat, zejména pohybovat atomy po povrchu. Vědcům se již pomocí této metody podařilo vytvořit na povrchu dvourozměrné nanostruktury. Například ve výzkumném středisku IBM mohli zaměstnanci postupným pohybem atomů xenonu na povrchu monokrystalu niklu rozmístit tři písmena loga společnosti ( „atomy IBM“ ) pomocí 35 atomů xenonu [9 ] .

Při provádění takových manipulací vzniká řada technických potíží. Zejména je nutné vytvořit podmínky ultravysokého vakua ( 10–11 torrů), substrát a mikroskop je nutné ochladit na ultranízké teploty (4–10 K), povrch substrátu musí být atomově čistý a atomově hladký, např. jaké speciální metody jeho přípravy se používají. Substrát se ochladí, aby se snížila povrchová difúze uložených atomů, a mikroskop se ochladí, aby se eliminoval tepelný drift.

Pro řešení problémů spojených s přesným měřením topografie, povrchových vlastností a manipulací s nanoobjekty pomocí sondy rastrovacího atomového silového mikroskopu byla navržena metodika rysově orientovaného skenování (FOS). Přístup OOS umožňuje automaticky implementovat nanotechnologii zdola nahoru, tedy technologii sestavování nanozařízení prvek po prvku. Operace se provádí při pokojové teplotě, protože CFE určuje rychlost driftu v reálném čase a kompenzuje offset způsobený driftem. Na multisondových přístrojích umožňuje FOS sekvenčně aplikovat libovolný počet analytických a technologických sond na nanoobjekt, což umožňuje vytvářet složité nanotechnologické procesy sestávající z velkého množství měřicích, technologických a řídicích operací.

Ve většině případů však není potřeba manipulovat s jednotlivými atomy či nanočásticemi a ke studiu zájmových objektů stačí běžné laboratorní podmínky.

Nanomedicína a chemický průmysl

Směr v moderní medicíně založený na využití unikátních vlastností nanomateriálů a nanoobjektů pro sledování, navrhování a změny lidských biologických systémů na nanomolekulární úrovni.

• DNA nanotechnologie využívají specifické báze molekul DNA a nukleových kyselin k vytvoření jasně definovaných struktur na jejich základě [10] .
• Průmyslová syntéza molekul léčiv a farmakologických přípravků přesně definované formy (bis-peptidy).

Počítače a mikroelektronika

• Centrální procesorové jednotky  - 15. října 2007 Intel oznámil vývoj nového prototypu procesoru obsahujícího nejmenší konstrukční prvek o rozměrech přibližně 45 nm . V budoucnu společnost hodlá dosáhnout velikosti konstrukčních prvků až 5 nm. Hlavní konkurent Intelu, AMD , také dlouhodobě využívá k výrobě svých procesorů nanotechnologické procesy vyvinuté společně s IBM . Charakteristickým rozdílem od vývoje společnosti Intel je použití dodatečné izolační vrstvy SOI , která zabraňuje úniku proudu v důsledku dodatečné izolace struktur tvořících tranzistor. Existují již funkční vzorky procesorů se 14nm tranzistory a prototypy 10nm.
• Pevné disky  – v roce 2007 obdrželi Peter Grünberg a Albert Ferth Nobelovu cenu za fyziku za objev efektu GMR , který umožňuje zapisovat data na pevné disky s atomovou hustotou informací.
• Skenovací sondový mikroskop je mikroskop s  vysokým rozlišením založený na interakci konzolové jehly (sondy) s povrchem studovaného vzorku. Obvykle je interakce chápána jako přitahování nebo odpuzování konzoly od povrchu v důsledku van der Waalsových sil. Ale při použití speciálních konzol je možné studovat elektrické a magnetické vlastnosti povrchu. SPM dokáže snímat vodivé i nevodivé povrchy i přes vrstvu kapaliny, což umožňuje pracovat s organickými molekulami ( DNA ). Prostorové rozlišení rastrovacích sondových mikroskopů závisí na vlastnostech použitých sond. Rozlišení dosahuje atomické horizontálně a výrazně je převyšuje vertikálně.
• Nanoanténa [11]  - 9. února 2005 byla v laboratoři Bostonské univerzity získána anténa oscilátoru o rozměrech řádově 1 μm . Toto zařízení má 5 000 milionů atomů a je schopno kmitat na frekvenci 1,49 gigahertzů , což umožňuje s jeho pomocí přenášet obrovské množství informací.
• Plazmony  jsou kolektivní vibrace volných elektronů v kovu. Za charakteristický rys buzení plazmonů lze považovat tzv. plazmonovou rezonanci, poprvé předpovězenou Miem na počátku 20. století. Vlnová délka plasmonové rezonance např. pro sférickou částici stříbra o průměru 50 nm je přibližně 400 nm, což ukazuje na možnost registrace nanočástic daleko za difrakční mez (vlnová délka záření je mnohem větší než velikost částic). Počátkem roku 2000 byl díky rychlému pokroku v technologii výroby nanočástic dán impuls k rozvoji nového oboru nanotechnologie - nanoplasmonika. Ukázalo se, že je možné přenášet elektromagnetické záření po řetězci kovových nanočástic excitací plasmonových oscilací.

Robotika

• Molekulární rotory  jsou syntetické nanomotory, které mohou generovat točivý moment, když je na ně aplikováno dostatečné množství energie.
• Nanoroboti  jsou roboti vytvoření z nanomateriálů a velikostí srovnatelných s molekulou, mající funkce pohybu, zpracování a přenosu informací , provádění programů. Nanoroboti schopní vytvářet kopie sebe sama, tedy sebereprodukce , se nazývají replikátoři. Možností vytvoření nanorobotů se zabýval ve své knize Machines of Creation (1986) americký vědec Eric Drexler . Otázky související s vývojem nanorobotů a jejich součástí jsou diskutovány na příslušných mezinárodních konferencích [12] [13] .
• Molekulární vrtule  jsou nano-velké molekuly ve formě šroubu, schopné provádět rotační pohyby díky svému speciálnímu tvaru, podobnému tvaru makroskopického šroubu.
• Od roku 2006 se v rámci projektu RoboCup (fotbalové mistrovství mezi roboty) objevuje nominace Nanogram Competition, ve které je hrací pole čtverec o straně 2,5 mm. Maximální velikost přehrávače je omezena na 300 µm.

Koncepční zařízení

• Nokia Morph  je projekt budoucnosti mobilních telefonů vytvořený společně výzkumem a vývojem společnosti Nokia a University of Cambridge za použití nanotechnologických materiálů.

Průmysl

V roce 2004 se celosvětové investice do vývoje nanotechnologií téměř zdvojnásobily ve srovnání s rokem 2003 a dosáhly 10 miliard USD. Soukromí dárci — korporace a nadace — představovaly přibližně 6,6 miliardy USD v investicích a státní struktury — přibližně 3,3 miliardy USD. Spojené státyaJaponsko . Japonsko zvýšilo náklady na vývoj nových nanotechnologií o 126 % ve srovnání s rokem 2003 (celkové investice činily 4 miliardy USD), USA - o 122 % (3,4 miliardy USD). Objem světového trhu s nanomateriály v roce 2001 činil 555 milionů dolarů a v roce 2005 více než 900 milionů dolarů [14] .

Postoj společnosti k nanotechnologiím

Pokrok v oblasti nanotechnologií vyvolal určité pobouření veřejnosti.

Postoj společnosti k nanotechnologiím zkoumal VTsIOM [15] [16] [17] [18] a evropská služba „Eurobarometr“ [19] .

Řada výzkumníků poukazuje na to, že negativní postoj k nanotechnologii mezi laiky může souviset s religiozitou [20] , stejně jako s obavami spojenými s toxicitou nanomateriálů [21] . To platí zejména pro široce propagované koloidní stříbro , jehož vlastnosti a bezpečnost jsou velkou otázkou.

Reakce světového společenství na vývoj nanotechnologií

Od roku 2005 funguje mezinárodní pracovní skupina organizovaná CRN , která studuje sociální důsledky rozvoje nanotechnologií [22] .

V říjnu 2006 vydala Mezinárodní rada pro nanotechnologie přehledový článek , který hovořil zejména o nutnosti omezit šíření informací o výzkumu nanotechnologií pro bezpečnostní účely. První vědecké články o bezpečnosti nanočástic se objevily až v roce 2001 [23] . V roce 2008 byla založena mezinárodní nanotoxikologická organizace (International Alliance for NanoEHS Harmonization), která vytvořila protokoly pro reprodukovatelné toxikologické testování nanomateriálů na buňkách a živých organismech. [24]

V roce 2004 založil Estonský institut fyzikální chemie výzkumnou skupinu pro ekotoxikologické studie nanooxidů kovů , která již získala mezinárodní uznání. V roce 2011 byla udělena estonská státní cena vedoucí této skupiny, Dr. Anně Kahru [25] za sérii prací o nanotoxikologii [26] .

Greenpeace nepožaduje úplný zákaz výzkumu v oblasti nanotechnologií, ale vyjadřuje znepokojení nad nebezpečím „nanočástic“, čímž má zjevně na mysli „ šedý maz “ [27] .

Téma důsledků rozvoje nanotechnologií se stává předmětem filozofického zkoumání. O perspektivách rozvoje nanotechnologií se tak diskutovalo na mezinárodní futurologické konferenci Transvision konané v roce 2007 , pořádané WTA [28] [29] .

Reakce ruské společnosti na vývoj nanotechnologií

Dne 26. dubna 2007 ruský prezident Vladimir Putin ve svém projevu k Federálnímu shromáždění označil nanotechnologie za „nejprioritnější směr rozvoje vědy a techniky“ [30] . Navrhl, že pro většinu Rusů je dnes nanotechnologie „nějakým druhem abstrakce jako jaderná energie ve 30. letech“ [30] .

Poté řada ruských veřejných organizací deklaruje potřebu vyvinout nanotechnologie.

8. října 2008 byla vytvořena „Nanotechnologická společnost Ruska“, mezi jejíž úkoly patří „vzdělávání ruské společnosti v oblasti nanotechnologií a vytváření příznivého veřejného mínění ve prospěch nanotechnologického rozvoje země“ [31].

Dne 6. října 2009 prezident Dmitrij Medveděv na zahájení Mezinárodního nanotechnologického fóra v Moskvě řekl: „Hlavní je, že se dobře známý scénář nekoná – světová ekonomika začíná růst, exportní potenciál se zvyšuje a žádné nanotechnologie jsou potřeba a můžete pokračovat v prodeji nosičů energie. Tento scénář by byl pro naši zemi prostě katastrofální. Všichni musíme zajistit, aby se nanotechnologie staly jedním z nejmocnějších odvětví ekonomiky. Vyzývám vás k tomuto scénáři vývoje,“ zdůraznil Dmitrij Medveděv k účastníkům fóra. Prezident zároveň zdůraznil, že „zatímco je tato (státní) podpora (podnikání) lehkovážná, přičemž jsme nedokázali pochopit podstatu této práce, je třeba tuto práci zorganizovat“. D. Medveděv také zdůraznil, že do roku 2015 Rosnano na tyto účely vyčlení 318 miliard rublů. D. Medveděv navrhl, aby ministerstvo školství a vědy zvýšilo počet odborností v souvislosti s rostoucí potřebou kvalifikovaného personálu pro nanotechnologie, vytvořilo státní zakázku na inovace a otevřelo „zelený koridor“ pro export vysoce- technické zboží. [jeden]

Nanotechnologie v umění

Řada prací americké umělkyně Natashy Vita-Mor se zabývá nanotechnologickými tématy [32] [33] .

V současném umění vznikl nový směr „ nanoart “ (nanoart) – druh umění spojený s umělcem , který vytváří sochy (kompozice) mikro- a nano-velikosti (10 −6 a 10 −9 m, resp. ) pod vlivem chemických nebo fyzikálních procesů zpracování materiálů fotografování získaných nanoobrazů pomocí elektronového mikroskopu a zpracování černobílých fotografií v grafickém editoru.

Ve známém díle ruského spisovatele N. Leskova „Lefty“ ( 1881 ) je kuriózní fragment:

Kdyby, - říká, - existoval lepší dalekohled, který by to zvětšil na pět milionů, pak byste se dohodli, - říká, - abyste viděli, že na každé podkově je zobrazeno mistrovo jméno: který ruský mistr tu podkovu vyrobilN. Leskov " Lefty "

5 000 000násobný nárůst zajišťují moderní elektronové mikroskopy a mikroskopy atomárních sil , které jsou považovány za hlavní nástroje nanotechnologie. Literárního hrdinu Leftyho lze tedy považovat za prvního „nanotechnologa“ v historii [34] .

Feynmanova přednáška z roku 1959 „Dole je spousta místa“ o tom, jak vytvořit a používat nanomanipulátory, se téměř textově shodují s fantastickým příběhem „ Microhands “ od slavného sovětského spisovatele Borise Žitkova , publikovaným v roce 1931 . .

Některé negativní důsledky nekontrolovaného rozvoje nanotechnologií jsou popsány v pracích M. Crichtona („Roj“), S. Lema („Inspekce na místě“ a „ Mír na Zemi “), S. Lukjanenka („Nic sdílet") .

Hrdina románu „ Transhuman “ od Y. Nikitina  je šéf nanotechnologické korporace a první člověk, který zažil působení lékařských nanorobotů . .

Ve sci-fi sériích Stargate SG-1 a Stargate Atlantis jsou jednou z technicky nejvyspělejších ras dvě rasy „replikátorů“, které vznikly jako výsledek neúspěšných experimentů s využitím a popisem různých aplikací nanotechnologií. Ve filmu „ Den, kdy se zastavila Země “ s Keanu Reevesem v hlavní roli , mimozemská civilizace vynese rozsudek smrti nad lidstvem a téměř zničí vše na planetě pomocí sebereplikujících se nano-replikujících brouků a pohltí vše, co jí přijde do cesty. .

Fóra a výstavy

První v Rusku Mezinárodní nanotechnologické fórum Rusnanotech se konalo v roce 2008, které se později stalo každoroční událostí. Práce na organizaci Mezinárodního nanotechnologického fóra probíhaly v souladu s Koncepcí schválenou dozorčí radou státní společnosti Rosnanotech dne 31. ledna 2008 a nařízením vlády Ruské federace č. 1169-r ze dne 12. srpna 2008. Moskva v centrálním výstavním komplexu "Expocentre". Program Fóra se skládal z obchodní části, vědeckých a technologických sekcí, posterových prezentací, zpráv účastníků Mezinárodní soutěže o vědecké práce mladých vědců v oboru nanotechnologií a výstavy.

Celkem se akcí Fóra zúčastnilo 9024 účastníků a návštěvníků z Ruska a 32 zahraničních zemí, včetně:

• 4048 účastníků kongresové části Fóra,
• 4212 návštěvníků výstavy,
• 559 hlídač,
• Práci Fóra se věnovalo 205 zástupců médií.

V roce 2009 se akcí Fóra zúčastnilo 10 191 lidí ze 75 regionů Ruské federace a 38 dalších zemí, včetně:

• 4022 účastníků kongresové části Fóra,
• 9240 návštěvníků výstavy,
• 951 hlídač,
• Práci Fóra se věnovalo 409 zástupců médií.

V roce 2010 se fóra zúčastnilo téměř 7 200 lidí. Mezi návštěvníky exkurzí, které pro školáky speciálně zorganizovala Nadace RUSNANO Forum, byli účastníci celoruské internetové nanotechnologické olympiády a školáci, kteří se poprvé ocitli v centru velkého nanotechnologického dění. Školáci z Cheboksary, Tula, Rostov na Donu se přišli zúčastnit zejména fóra. Průvodci byli postgraduální studenti Moskevské státní univerzity. Lomonosov , zařazený do procesu přípravy nanotechnologické olympiády. [35]

Kritika nanotechnologií

Kritika nanotechnologií se soustředila především dvěma směry:

• zakrývání organizací zapojených do zpronevěry rozpočtových prostředků výrazem „nanotechnologie“ [36] [37] [38] [39] ;
• technologická omezení bránící využití nanotechnologií v průmyslu.

Viz také

• Biopočítač Edleman
• kvantový počítač
• kvantové nanotechnologie
• kvantové tečky
• Špičkový bioautomat Shapiro
• molekulární počítač
• Nanobiotechnologie
• Nanotechnologie shora dolů
• Nanotechnologie zdola nahoru
• Nanochemie
• Spinhenge@home
• " Rosnanotech "
• Zkoumání dopadu nanotechnologií
• Programovatelná hmota

Poznámky

1. ↑ ISO - Technické komise - TC 229 - Nanotechnologie . Získáno 15. října 2009. Archivováno z originálu 3. července 2010. (neurčitý)
2. ↑ Národní standard Ruské federace. Nanotechnologie. Část 1. Základní pojmy a definice. GOST R 55416-2013 / ISO / TS 80004-1: 2010 Skupina T00 . Získáno 1. června 2015. Archivováno z originálu 4. června 2016. (neurčitý)
3. ↑ Definice nanotechnologie podle „Koncepce rozvoje práce v oblasti nanotechnologií v Ruské federaci na období do roku 2010“ . Datum přístupu: 7. května 2012. Archivováno z originálu 22. března 2013. (neurčitý)
4. ↑ Archivovaná kopie . Získáno 6. dubna 2007. Archivováno z originálu 17. července 2006. (neurčitý)
5. ↑ James E. McClellan III, Harold Dorn. Věda a technika ve světových dějinách. druhé vydání. Johns Hopkins univerzitní tisk, 2006. s.263
6. ↑ Popov Michail Evgenievich. Taniguchi, Norio „Slovník nanotechnologií a termínů souvisejících s nanotechnologií“ . Rosnano . Získáno 25. listopadu 2011. Archivováno z originálu 4. února 2012. (neurčitý)
7. ↑ Zákony tření v makro- a nanosvětě se ukázaly být podobné . Lenta.Ru (26.02.2009, 16:01:01). "Vědci z University of Wisconsin-Madison byli schopni prokázat, že zákony tření pro nanostruktury se neliší od klasických zákonů." Získáno 17. května 2010. Archivováno z originálu 12. července 2010. (Ruština)
8. ↑ Nanotechnologie. Věda budoucnosti, 2009 , s. 70.
9. ↑ D. M. Eigler, E. K. Schweizer, Nature, sv. 344, str. 666, 1990 . Získáno 1. října 2007. Archivováno z originálu 12. října 2007. (neurčitý)
10. ↑ DNA nanotechnologie (nepřístupný odkaz) . Datum přístupu: 31. října 2012. Archivováno z originálu 20. prosince 2013. (neurčitý) 
11. ↑ Slyusar, V.I. Nanoantény: přístupy a vyhlídky. - C. 58 - 65. . Elektronika: věda, technika, obchod. - 2009. - č. 2. C. 58 - 65 (2009). Získáno 26. listopadu 2018. Archivováno z originálu 3. června 2021. (neurčitý)
12. ↑ Workshop "Trendy v nanomechanice a nanoinženýrství" . Získáno 15. dubna 2009. Archivováno z originálu 23. července 2012. (neurčitý)
13. ↑ Archivovaná kopie (odkaz není dostupný) . Získáno 15. dubna 2009. Archivováno z originálu 17. dubna 2009. (neurčitý) 
14. ↑ Nanotechnologie. Věda budoucnosti, 2009 , s. 37.
15. ↑ Mezinárodní fórum o nanotechnologii Archivováno 15.  července 2010 na Wayback  Machine
16. ↑ NANOTECHNOLOGIE: CO TO JE A PROČ JSOU POTŘEBNÉ? Archivováno 15. července  2010 na Wayback  Machine _
17. ↑ Ruská populace a nanoprůmysl: víra proti logice Archivní kopie z 15. července 2010  na Wayback Machine  
18. ↑ Nanomiracles odloženo Archivováno 15. července 2010  na Wayback  Machine
19. ↑ Pět úspěchů, které změnily svět ve 20. století. Názor Runet Archivní kopie z 15. července 2010 na Wayback Machine  (nepřístupný odkaz z 22.05.2013 [3451 dní] - historie ,  kopie )
20. ↑ Dmitry Tselikov Náboženství a nanotechnologie Archivní kopie z 2. března 2009 na Wayback Machine dne 9. prosince 2008
21. ↑ Toxicita nanomateriálů . Datum přístupu: 22. března 2009. Archivováno z originálu 1. února 2009. (neurčitý)
22. ↑ Centrum pro zodpovědnou nanotechnologii Archivováno 2. února 2016 na Wayback Machine 
23. ↑ Nanobiotechnologie . Získáno 18. července 2022. Archivováno z originálu dne 8. března 2022. (neurčitý)
24. ↑ International Alliance for NanoEHS Harmonization (nepřístupný odkaz) . Datum přístupu: 25. června 2011. Archivováno z originálu 16. srpna 2010. (neurčitý) 
25. ↑ Životopis Anne Kahru archivován 21. prosince 2013 na Wayback Machine  (v estonštině)
26. ↑ Akademici Chižňakov a Lille byli oceněni za přínos vědě . Datum přístupu: 25. června 2011. Archivováno z originálu 21. prosince 2013. (neurčitý)
27. ↑ Oficiální pohled Greenpeace (nepřístupný odkaz) . Datum přístupu: 18. prosince 2012. Archivováno z originálu 19. ledna 2013. (neurčitý) 
28. ↑ Čtyřtýdenní sloupek The Choice is Yours od Gregora Wolbringa Archivováno 25. října 2008  na Wayback  Machine 
29. ↑ Danielle Egan Smrt speciál: Plán na věčný život Archivováno 13. května 2008 na Wayback Machine 13. října 2007 
30. ↑ 1 2 Putin: Nanotechnologie se týkají každého a mohou sjednotit SNS  (nepřístupný odkaz)
31. ↑ Nanotechnologická společnost vytvořená v Rusku . Datum přístupu: 15. ledna 2009. Archivováno z originálu 22. července 2010. (neurčitý)
32. ↑ Nanomedicína Art Gallery Práce Natasha Vita - More Archivováno 8. ledna 2009  na Wayback  Machine 
33. ↑ C. Wilson Droid Rage Archivováno 13. října 2017 na Wayback Machine New York Times 21. 10. 2007 
34. ↑ http://az.lib.ru/l/leskow_n_s/text_0246.shtml Archivní kopie ze 4. září 2011 ve Wayback Machine N. S. Leskov. Levičák
35. ↑ Rusnanotech 2010 - Třetí mezinárodní nanotechnologické fórum 1. – 3. listopadu 2010 . Získáno 19. listopadu 2010. Archivováno z originálu 2. prosince 2010. (neurčitý)
36. ↑ Nano-blizzard: Pravda za euforií z nanotechnologií . Získáno 27. listopadu 2010. Archivováno z originálu dne 23. října 2008. (neurčitý)
37. ↑ Sergej Ivanov varoval lidi před špatnými nanotechnologiemi (2007) . Datum přístupu: 15. ledna 2009. Archivováno z originálu 24. dubna 2008. (neurčitý)
38. ↑ Fursenko se obává profanace pojmu „nanotechnologie“ (2007) . Datum přístupu: 15. ledna 2009. Archivováno z originálu 30. září 2009. (neurčitý)
39. ↑ Nanoprůlom nebo „nanofeeder“ pro úředníky? (2007 ) Archivováno 11.  ledna 2010 na Wayback  Machine

Literatura

• Alfimová M.M. Zábavná nanotechnologie. — M. : Binom, 2011. — S. 96.
• Golovin Yu.I. Nanosvět bez vzorců. - M. : Binom, 2012. - S. 543.
• Gudilin E.A. atd . Bohatství nanosvěta. Fotoesej z hlubin hmoty. — M. : Binom, 2009. — S. 176.
• Deffeys K., Deffeys S. Úžasné nanostruktury / per. z angličtiny. - M. : Binom, 2011. - S. 206.
• Drexler E. , Minsky M. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. - 2. vyd. - 2007. - ISBN 0-385-19973-2 .
• C. Joaquim, L. Plewer. Nanovědy. Neviditelná revoluce. - M .: Kolibřík, 2009. Kapitola z knihy
• Malinetsky G. G. Nanotechnologies. Od alchymie k chemii a dál // Integrální. 2007, č. 5, s.4-5.
• Mark Ratner, Daniel Ratner. Nanotechnologie: jemný úvod do příští velké myšlenky = Nanotechnologie: jemný úvod do další velké myšlenky. - M .: "Williams" , 2006. - S. 240. - ISBN 0-13-101400-5 .
• Rybalkina M. Nanotechnologie pro každého. Velký v malém . www.nanonewsnet.ru — S. 436. Archivováno 21. října 2013 na Wayback Machine
• Hartmann U. Kouzlo nanotechnologií / přel. s ním. - 2. vyd. - M. : Binom, 2010. - S. 173.
• Erlich G. Malé předměty – velké myšlenky. Široký pohled na nanotechnologie .. - M . : Binom, 2011. - S. 254.
• Balabanov V. I. Nanotechnologie. Věda budoucnosti. - M. : Eksmo, 2009. - 256 s. - ISBN 978-5-699-30976-4 .

Odkazy

• Nanotechnologie v Rusku a ve světě
• Nanotechnologická komunita
• Informační a analytický portál ruské národní nanotechnologické sítě "RusNanoNet" .
• Vědecké a vzdělávací centrum "Nanotechnologie" FGBOU VPO MGSU
• Nanotechnologická společnost Ruska (NOR)
• Federální internetový portál "Nanotechnologie a nanomateriály"
• "Nanomir" Ruská společnost pro skenovací sondovou mikroskopii a nanotechnologii
• Nano Digest

• Inženýrský časopis „Nanotechnika“ je ruský časopis (vychází od roku 2004) věnovaný praktickému využití nanotechnologií
• Vědecký a technický časopis "Nanoengineering"
• Nanosystémy: fyzika, chemie, matematika
• Journal of Nanotechnology
• Časopis Nano Letters v angličtině

• Nanotechnologie, nanomedicína, nanofarmakologie: v praktické medicíně. Video přednáška
• Nanotechnologie, stručný bibliografický rejstřík
• Zkrácený překlad přednášky „Tam dole je spousta místa“ (1959)
• Názory na "Nano" Video o moderních nanotechnologiích: co to je, kde se používá, proč se vyvíjí.
• Dokument "Podivný nový svět nanovědy"  (nepřístupný odkaz) .

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Universalis Universalis
V bibliografických katalozích BNE : XX548159 BNF : 12304410b GND : 4327470-5 J9U : 987007551471305171 LCCN : sh91001490 NDL : 00907854 NKC : ph123164