Безопасность и нанотехнологии реферат по бжд

Обновлено: 28.06.2024

Технологический прогресс во всём мире направлен в сторону разработки машин, устройств, технических систем размером с молекулу. Разработкой, созданием и управлением такими устройствами занимается нанотехнология. Нанотехнологии — это совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность создавать и модифицировать объекты с размерами менее 100 нм [нанометров] (1 нм = 10–9 м; атомы, молекулы). При помощи нанотехнологий изготовляют наноматериалы, а в будущем, возможно, будут производить и нанотехнику.

Несмотря на то что история нанотехнологий насчитывает уже полвека, реальное их применение стало возможно только в последнее десятилетие. Особенно большие успехи достигнуты в области создания наноматериалов, которые обладают качественно новыми свойствами, в том числе искусственно заданными функциональными и эксплуатационными характеристиками.

Наноматериал — это материал, содержащий микроскопические искусственно синтезированные структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм. Благодаря этому физико-механические, тепловые, электрические, магнитные, химические и другие свойства наноматериалов радикально отличаются от обычных свойств макроскопических материалов. Поэтому нанопорошки, нанопленки, нанопокрытия и другие нанопродукты по своим качествам сильно отличаются от свойств веществ, из которых они получены.

Современные СЗМ умеют измерять не только линейные размеры объектов, но также их магнитные и электрические свойства, твердость, состав и другие характеристики материалов в нанометровых объемах.

На базе СЗМ созданы технологии манипулирования отдельными атомами. С помощью иглы микроскопа можно опознать атом, переместить его на другое место (фигура на рис. 2 собрана из атомов). Располагая атомы на поверхности детали тем или иным образом, можно придавать ей нужные свойства.

Предполагается, что наиболее полно нанотехнологии будут реализованы при использовании специальных наномашин — ассемблеров. Ассемблер — это своеобразный сборщик атомов и молекул. Он должен захватывать их, соединять между собой и с базовой поверхностью, а также выполнять другие манипуляции в соответствии с заданным алгоритмом.

Примечательно, что ассемблеры будут обладать способностью к размножению, т. е. смогут копировать себя, создавая себе подобных. Управлять ассемблерами будет человек — оператор, моделирующий на компьютере требуемую молекулярную структуру.

На первый взгляд, создание наномашин кажется научной фантастикой, однако такие машины превосходно функционируют уже тысячи лет. Примером может служить механизм синтеза белка в живом организме, осуществляемый рибосомами с помощью молекул РНК по программе, взятой из ДНК.

Нанотехнологии успешно развиваются во многих странах мира, в том числе в России: в промышленности, исследованиях космоса, энергетике, сельском хозяйстве, строительстве, медицине. Перспективы применения нанотехнологий поражают воображение. Перечислим некоторые из них. Нанотехнологии позволят:

заменить традиционные методы производства изделий их наносборкой непосредственно из атомов и молекул;

изготовлять продукты питания при помощи ассемблеров, которые будут воспроизводить те же химические процессы, что и в живом организме, однако более коротким и эффективным путем. Например, получение молока из травы, минуя корову! Такое производство, не зависящее от погодных условий и не нуждающееся в тяжелом физическом труде, решит продовольственную проблему;

устранить вредное влияние человека на окружающую среду за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологии полного разложения существующих отходов с помощью дизассемблеров. — наноустройств, разбирающих вещество на атомы;

перейти от двумерной технологии изготовления процессоров к трехмерной технологии и добиться размещения 1012 логических элементов в 1 см3. Другими словами, разместить процессор Intel Pentium II в кубе с ребром 100 нм.

В настоящее время наноматериалы используются для изготовления:

• нанопокрытий металлов, резко увеличивающих их твёрдость;

• упрочнённых наночастицами полимеров в автомобилях

• нелиняющих красителей для текстильной промышленности;

• солнечных батарей, топливных элементов, электрических аккумуляторов с увеличенным сроком службы, нанофильтров;

• лекарственных препаратов, биосовместимой ткани для трансплантации;

• материалов для упаковки продуктов питания, косметики и одежды.

Применяют новые технологии получения химических волокон с особыми свойствами.

Основными направлениями совершенствования технологий производства волокон бытового назначения являются улучшение потребительских свойств волокон из традиционных волокно-образующих полимеров за счёт применения инновационных технологических методов, атакже повышение экологичности и экономичности технологических процессов получения ранее разработанных искусственных и синтетических волокон.

1. Интенсивно развиваются исследования в области производства синтетических волокон, наполненных наночастицами оксидов металлов: ТiO2, Al2O3, ZnO, MgО. В результате волокна приобретают новые свойства: фотокаталитическую активность (самоочистка материала); УФ-защиту; антимикробные свойства; электропроводность; грязеотталкивающие свойства; фотоокислительную способность в различных химических и биологических условиях.

2. Ещё одним интересным направлением в производстве нановолокон является придание им ячеистой (пористой) структуры с наноразмерными порами. При этом достигается резкое снижение удельной массы (получение лёгких материалов), хорошая теплоизоляция, устойчивость к растрескиванию. Образующиеся нанопоры волокон могут быть заполнены различными жидкими, твёрдыми и даже газообразными веществами с различным функциональным назначением (медицина, ароматизация текстильных полотен, биологическая защита).

3. Другой тип нановолокон — ультратонкие волокна, диаметр которых не превышает 100нм. Такая толщина волокна обеспечивает высокое значение удельной поверхности и, как следствие, высокое удельное содержание функциональных групп. Последнее обеспечивает хорошую сорбционную способность (способность поглощения одного вещества другим вне зависимости от механизма поглощения) и каталитическую активность материалов из подобных волокон. Синтетические белковые волокна, имитирующие структуру паутины, применяются в медицине как хирургические нити, а в военном деле из них изготавливают невесомые, но очень прочные бронежилеты.

Опасности связанные с нанотехнологиями

Биологические угрозы

Опасность взрывного роста числа аллергических
реакций.

Обострение проблемы приватности частной жизни.

Сформировавшись исторически, к настоящему моменту, нанотехнология , завоевав теоретическую область общественного сознания продолжает проникновение в его обыденный пласт. Уже сейчас в нанотехнологии получен ряд исключительно важных результатов, позволяющих надеяться на существенный прогресс в развитии многих других направлений науки и техники (медицина и биология, химия, экология, энергетика, механика и т. п.).

Космос как сфера применения нанотехнологии откроет перспективу для механоэлектрических преобразователей солнечной энергии, наноматериалы для космического применения. Именно развитие сверхсложных наносистем может стать национальным преимуществом страны. Как и нанотехнологии, наноматериалы дадут нам возможность серьезно говорить о пилотируемых полетах к различным планетам Солнечной системы. Именно использование наноматериалов и наномеханизмов может сделать реальностью пилотируемые полеты на Марс, освоение поверхности Луны.

Нанотехнологии применяются и в пищевой промышленности. И производство пищи, и её транспортировка, и методы хранения могут получить свою порцию полезных инноваций от нанотехнологической отрасли. Помимо доставки ценных питательных веществ к нужным клеткам предполагается следующее: каждый покупает один и тот же напиток, но затем потребитель сможет сам управлять наночастицами так, что на его глазах будут меняться вкус, цвет, аромат и концентрация напитка.

В связи с развитием нанотехнологии в сфере производства новых материалов и предметов материального потребления (в том числе пищевых продуктов) может произойти передел сферы производства и рынков сбыта продукции, что, в свою очередь, может повлечь на первоначальном этапе рост безработицы и возникновение социального напряжения. При этом возможно сосредоточение или монополизация нанотехнологического производства в собственности одной или нескольких крупных корпораций в развитых странах и, как следствие, диктат своих условий остальным странам, не обладающим нанотехнологиями.

Новые наноструктурированные материалы, синтезируемые нетрадиционными способами, как правило, на основе углерода, но обладающие сверхвысокой твердостью, прочностью, гибкостью и малым удельным весом, могут оказать влияние на рынок полезных ископаемых, связанный с добычей металлических руд и, в первую очередь, редких металлов, используемых в качестве легирующих добавок (кобальт, никель, редкоземельные металлы). Это может привести к изменению структуры сырьевого и металлургического рынков и значительно сказаться на экономическом развитии отдельных стран.

Стремительное сокращение запасов дешевых углеводородов и появление наноматериалов открывает возможности в XXI веке для создания альтернативных источников энергии. Особые перспективы уделяются водороду, входящему в состав всех органических веществ и воды. Начиная с 2001 года, начали анонсироваться государственные НИОКР в области водородной энергетики. Крупные исследовательские программы рассчитаны на период до 2020 года и нацелены на уменьшение зависимости развитых стран от импорта энергоресурсов. Успехи нанотехнологии позволят эффективно решать вопросы получения, хранения и использования водорода. Например, с целью создания эффективных топливных элементов для транспортных средств или изолированных источников энергии небольшого и среднего размера, проводятся интенсивные поиски путей повышения эффективности аккумулирования водорода, создания градиентно-пористых мембранных структур и катализаторов, способных обеспечить быструю рекомбинацию водорода и кислорода.

Прогнозируется, что достижения нанотехнологии в сфере энергетики могут существенно повлиять на структуру международного рынка энергоносителей и привести к глобальным изменениям геополитического характера.

С использованием микроминиатюрных роботов уже сейчас прогнозируется возможность создания микроминиатюрных распределенных систем, на базе которых могут быть созданы обширные сети наблюдения за помещениями, зданиями и целыми районами. При этом обнаружение и уничтожение части такой наблюдательной сети не приведет к прекращению её функционирования вследствие предусматриваемой её избыточности - большого числа каналов получения и передачи информации. Такие интеллектуальные сети могут адаптировать свой алгоритм работы в зависимости от обстановки и решать не только пассивные (съём информации), но и активные задачи – нарушение функционирования объектов (боеприпасов, оборудование и линии связи, людей и др.).

Проникновение наночастиц в биосферу чревато многими последствиями, прогнозировать которые пока не представляется возможным из-за недостатка информации. Серьезное изучение поведения наночастиц в окружающей среде началось лишь недавно. Известно, например, что наночастицы способны накапливаться в воздухе, почве и сточных водах, однако пока не хватает данных для точного моделирования таких процессов. Наночастицы могут разрушаться под действием света и химических веществ, а также при контактах с микроорганизмами, но и эти процессы пока что недостаточно хорошо изучены.

Наночастицы могут легко проникать в организм человека и животных через кожу, респираторную систему и желудочно-кишечный тракт. В открытой печати появилась информация, что некоторые нанообъекты могут оказывать разрушающее действие на клетки различных тканей. В частности, такое воздействие оказывают углеродные нанотрубки, которые считают одним из самых перспективных наноматериалов близкого будущего. Например, как установили исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) США, однослойные углеродные нанотрубки длиной до 200 нанометров, покрытые фрагментами ДНК, беспрепятственно проникают внутрь клеток легких, и поэтому могут представлять угрозу для здоровья человека. Также установлено, что вдыхание наночастиц полистирола не только вызывает воспаление легочной ткани, но и провоцирует тромбоз кровеносных сосудов. Есть сведения, что углеродные наночастицы могут вызывать расстройства сердечной деятельности и подавлять активность иммунной системы. В открытых источниках есть сведения об опытах на аквариумных рыбах и собаках, которые показали, что фуллерены - многоатомные шаровидные молекулы углерода сечением несколько нанометров, могут разрушать ткани мозга.

Нанотехнологии находят всё более широкое применение в технике, появляется возможность создания микроминиатюрных устройств военного и специального назначения. В этой связи существует ещё один аспект угроз, связанных с проблемой миниатюризации. В наиболее полной степени он направлен на определение опасности и необходимости превентивного контроля военного или специального применения нано- микросистем для химического, биологического и медицинского анализа, имплантируемых в тело человека.

В последние десятилетия наблюдается повышенный интерес к разработке различных наноструктурированных технических материалов, медико-биологических препаратов и веществ, обладающих уникальными физико-химическими и медико-биологическими свойствами. В связи с этим во всем мире внимание многих исследователей сосредоточено на изучении системных, органных, клеточных и субклеточных эффектов действия наноматериалов на живые системы, на определении их безопасности для человека и его здоровья, как при непосредственном использовании в медицине и в быту, так и при их производстве в заводских условиях. Особую настороженность в сфере производства наноматериалов вызывает возможное негативное влияние наночастиц на здоровье и работоспособность рабочих на участках, где происходит непосредственный контакт людей с наночастицами. Сегодня полностью отсутствуют данные о том, какие возможные профзаболевания могут подстерегать таких рабочих, какими способами и средствами можно их выявлять, какие необходимы дополнительные меры по снижению рисков развития профзаболеваний и инвалидизации рабочих на таких предприятиях. Нет никаких официальных норм ПДУ и ПДК для наночастиц и наноструктурированных материалов. Нет даже сколько-нибудь научно обоснованных (не говоря уже о стандартизованных) специализированных методик по изучению их биологической опасности. Соответственно, постановка научных исследований по изучению биобезопасности наночастиц, по разработке методов оценки биологической опасности наноматериалов, весьма сегодня актуальна и перспективна.

Лаборатория медико-физических исследований с момента своего создания сразу приступила к этим работам. Был подготовлен научный обзор по проблеме, сформулированы задачи, пути и возможные методы их решений (см. статью в журнале "Альманах клинической медицины", №22, 2010, с.10-17 здесь ( PDF, 1410K ). В 2009-2010 гг. в лаборатории были инициированы и проведены первые пилотные исследования по изучению негативного влияния наночастиц серебра (коллоидные растворы наночастиц) на молодых лабораторных животных (белые мыши) при ежедневном пероральном введении наночастиц с питьевой водой. Вопреки ряду литературных данных нами не обнаружено никакого серьезного токсического действия наночастиц серебра на белых мышей молодого возраста в течение месяца ежедневного приема коллоидного раствора наночастиц серебра в предельных концентрациях до 100 мг/л вместо питьевой воды. Отслежены два поколения потомства от мышей, употреблявших наночастицы, без видимых дефектов их рождения и развития. Подробнее см. нашу статью здесь ( PDF, 430K ). Не обнаружено также никакого, ни антимикробного, ни бактериостатического действия коллоидного раствора наночастиц серебра на культуры золотистого стафилококка (S.aureus 209P), кишечной палочки (E.coli 26941) и другие микроорганизмы. Эти исследования проводились совместно с лабораторией микробиологии МОНИКИ и было показано, что ввиду низкой растворимости серебра в воде нет никаких химических механизмов антибактериального действия наночастиц серебра. Антибактериальные свойства чистого серебра и наночастиц серебра - это миф. Подробнее с результатами можно ознакомиться в журнале "Химия и жизнь" №10, 2012 - см . здесь ( PDF, 372K ). В то же время, для взрослых мышей сопоставимого возраста со средним возрастом рабочего на производстве (46-48 лет), определенное токсическое действие наночастиц серебра зафиксировано было. Результаты опубликованы в журнале "Нанотехника" №1, 2013 - см. здесь ( PDF, 660K ). Это говорит о том, что в целях профпатологии исследования необходимо проводить на животных среднего и пожилого возраста, для которых защитные силы организма уже снижены.

В 2012-2020 гг. исследования по безопасности продолжались с использованием наночастиц серебра, диоксида титана, церия, золота и других металлов совместно с МГУ им. М.В. Ломоносова, НИЦ "Курчатовский институт" и Объединенный институт ядерных исследований (г.Дубна). Результаты по диоксиду титана опубликованы в журнале "Нанотехника" №2, 2012 - см. здесь ( PDF, 560K ). Материалы по золоту опубликованы в журнале "Нанотехника" №3, 2014 - см. здесь ( PDF, 560K ). Была обнаружена сильная кардиотоксичность наночастиц золота. Для наночастиц серебра совместно с НИЦ "Курчатовский институт" обнаружено их проникновение в мозг лабораторных животных и, видимо, впервые в мире измерены количественные параметры этого проникновения (см. статью в журнале "Российские нанотехнологии" здесь ( PDF, 362K ) ). В связи с этим сегодня работы сконцентрированы на изучении когнитивных дисфункций у животных при хроническом потреблении наночастиц. Эти эксперименты проводятся в лаборатории с использованием водного лабиринта Морриса и авторских методик отбора и тренировки животных (см. статью по методикам здесь ( PDF, 215K )). Исследования были поддержаны грантами РФФИ №15-32-20429_мол_а_вед и №19-015-00145а. Пока наши результаты говорят об отсутствии серьезных дисфункций мозга лабораторных животных и их потомства при хроническом потреблении наночастиц. Однако исследования принесли и неожиданные другие фундаментальные результаты:
1) Не исключено, что относительная масса мозга животных по отношению к массе тела тем выше, чем выше когнитивные способности животных, проявленные в тесте Морриса. Это может служить дополнительным объективным критерием правильности селекции животных в группы по уровню когнитивных способностей по результатам выполнения когнитивного теста (см. статью с предварительными результатами здесь ( PDF, 434K ) ).
2) Память о прохождении водного лабиринта у животных сохраняется надолго, видимо на всю жизнь.
3) Наночастицы серебра, накопленные в организме самок и/или самцов, могут, возможно, способствовать рождению однояйцевых близнецов. См. нашу статью здесь ( PDF, 454K ).

Высокая эффективность нанотехнологий одновременно заострила внимание и на их безопасности. В конце ноября в г. Казани состоится международная конференция по экологически безопасным промышленным нанотехнологиям. США являются мировым лидером в исследованиях, связанных с вопросами безопасности нанотехнологий. И если в 2005 г. федеральное финансирование этих исследований (EHS R&D) составляло 34,8 млн. $, то запланированное на 2012 г. финансирование – 123,5 млн. $ (бюджет на 2005– 2011 гг. – 575 млн. $).

К сожалению в России практически не ведутся работы по созданию экологически безопасных нанотехнологий (Environment Friendly Nanotechnology), хотя первый шаг уже сделан – в Казанском государственном техническом университете им. А.Н.Туполева в рамках Института Нанотехнологий и Наноматериалов открыта такая лаборатория (научный руководитель – проф. Фиговский).

Нанотехнологии успешно служат охране окружающей среды, помогают улучшить экологию, повышают качество жизни.

Многие загрязняющие агенты обладают очень высоким сродством к нанотрубкам, поэтому их можно удалять из воды с помощью состоящих из этого наноматериала фильтров. В качестве примера можно привести растворимые в воде медикаменты, которые очень трудно вывести из нее с помощью активированного угля. Проблемы, связанные с насыщением фильтров, также разрешимы, поскольку углеродные нанотрубки имеют очень большую площадь поверхности (500 м2 на грамм), а следовательно, и очень высокую способность удерживать загрязнители.

Ученые университета Райс продемонстрировали новый способ взять маленькие партии относительно коротких нанотрубок и с помощью некоторых ухищрений увеличить во много раз их длину. Затем полученные нанотрубки снова могут быть разделены на более короткие и снова подвергнуты процессу каталитического увеличения длины. Такой процесс может повторяться сколько угодно большоеколичество раз до получения достаточно толстого проводника, состоящего из однородной массы углеродных нанотрубок. С помощью кабеля, названного Armchair quantum wire (AQW), сотканного из длинных нанотрубок, можно будет передавать электроэнергию на большие расстояния с незначительными потерями, которые во много раз меньше, чем тот 5% допустимый предел потерь на 200 километров передачи, который является нормативом для обычных линий передачи на основе меди или алюминия. Ключом к успеху создания новой технологии стал правильный баланс между уровнем температуры, давления, временем проведения реакций и составом используемого катализатора. Оптимальное соотношение, на поиск которого у ученых ушло более полугода времени, позволилонаращивать длину углеродных нанотрубок практически до неограниченной длины.

Американские ученые (Zhiyu Wang, Deyan Luan и др.) сообщили об инновационном аноде из полых нанотрубок оксида железа. a-Fe2O3 состоит из гексагональной плотнейшей упаковки анионов кислорода и катионов Fe3+ в 2/3 октаэдрических пустотах структуры. Еще треть октаэдрических пустот может быть заполнена при зарядке катионами лития, при этом часть железа восстановится до степени окисления +2:

Подобный электрод обеспечивает емкость до 1000 мА · ч/г при условии полной зарядки/разрядки за 2 часа, и 500–800 мАч/г при ускорении процессов в 2–4 раза. Это значительно превосходит емкость графитовых электродов (372 мА · ч/г) и приближается к емкости электродов на основе нанотрубок оксида олова (1900 мА · ч/г), примерно на порядок превосходя их по скорости зарядки/разрядки. А производят описанные электроды по весьма оригинальной методике. Сначала формируют массив нанонитей меди. Затем осаждают на их поверхность FeCl2 с образованием CuCl из меди и его растворением:

CuCl + Cl – → CuCl₂ - (раств).

Адсорбированные на растворяющейся поверхности меди ионы Fe 2+ Fe 3+ быстро гидролизуются, формируя смешанный гидроксид Fe(OH)x в виде полых нанотрубок. После завершения вышеописанных процессов полученный массив нанотрубок подвергается окислительному отжигу для дегидратации и перевода всего железа в степень окисления +3.

Продолжаются систематические исследования и разработки и в области наноматериалов. Создан новый терморегулирующий строительный материал, способный поглощать излишки тепла и выделять его обратно при необходимости, что значительно сократит затраты на поддержание микроклимата в помещении. Разработка относится к классу материалов с фазовым переходом (PCM) – так называют вещества, которые абсорбируют или, наоборот, отдают тепло при смене своего агрегатного состояния при определенной температуре. Исследователи из представительства британского Ноттингемского университета, которое расположено в городе Нинбо (Китай), утверждают, что их детище может запасать больше тепловой энергии, быстрее реагирует на изменение температуры и дешевле в производстве по сравнению с аналогами.

Ученые Массачусетского технологического института предложили для сохранения тепла новый материал из наноскопических углеродных трубок в комбинации с азобензолом. Результат был на высоте: данный материал оказался примерно в десять тысяч раз эффективнее при аналогичном объеме. Кроме способности накапливать тепло, он так же хорошо притягивает солнечную радиацию, являясь не только накопителем тепла, но и преобразователем в него солнечной радиации. Профессор Джеффри Гроссман (Jeffrey Grossman), один из участников исследований, говорит о новом материале, что он не теряет своих свойств со временем, является удобным для использования и недорогим, что наверняка обеспечит ему хорошиеперспективы в этой и других сферах.

Израильская компания ApNano Materials использовала нанотехнологии для создания сверхпрочного материала. Исследования велись группой ученых Института Вайцмана под руководством профессора Решефа Таны и д-ра Менахема Ганота. Речь идет о металлическом сплаве, в котором молекулы организованы по принципу неорганических фуллеренов (молекула, образованная шестьюдесятью атомами углерода (С60) в вершинах высокосимметричного многогранника, в неорганическом фуллерене вместо атомов углерода используются другие химические элементы, например, металлы). В компании планируют делать на основе полученного материала бронежилеты и каски, поскольку сплав с фуллеренами превосходно нейтрализует действие ударной волны. Он прочнее стали в 4–5 раз, а также превосходит по прочности и другим защитным качествам два самых широко используемых при производстве бронежилетов материала – silicon carbide и boron carbide . Недавно были проведены испытания, давшие впечатляющие результаты: при обстреле образца пулями, летевшими со скоростью 1,5 км в секунду, возникало давление в 250 тонн/кв.см, но материал не деформировался и не разрушился.

Материал, восстанавливающий свою форму после снятия нагрузки, может пригодиться при возведении сейсмостойких зданий, утверждают японские ученые. Команда специалистов из Высшей инженерной школы Университета Тохоку под руководством Тосихиро Омори разработала поликристаллический сплав железа, марганца, алюминия и никеля, который возвращается в прежнюю форму притемпературах от -196 до 240°С. В этих пределах дополнительное давление, связанное с температурой, растет на 0,53 МПа с каждым градусом. Как отмечает г-н Омори, одним из преимуществ сплава является его низкая стоимость, что в сочетании с высокой термоустойчивостью обеспечивает широкий спектр применения полученного материала. Его можно использовать при производстве крепежа и элементов управления в автомобилях, самолетах и даже космических аппаратах.

Продолжается успешное продвижение нанотехнологий в электронике и оптоэлектронике. Группа исследователей корпорации General Electric продемонстрировала микроголографический материал, поддерживающий скорость записи, сравнимую с Blu-ray диском. При этом диск стандартного размера способен вместить в себя содержимое до 20 BD или 100 DVD дисков. Эта технология является одним из самых вероятных претендентов на роль оптического носителя будущего, и над ее шлифовкой работают многие специалисты в области химии, физики и электротехники. Ключевыми моментами для начала коммерческой реализации данной технологии являются два параметра – плотность записи и ее скорость. Плотность записи микроголографических дисков уже была доведена до 500 гигабайт на диск, и в перспективе может быть увеличена еще троекратно. Проблемой было поднятие скорости записи, и она была успешно разрешена специалистами GE. Продемонстрированный материал обладал в сто раз большей чувствительностью, чем его предшественник. Таким образом, можно сделать вывод о высоких шансах приводов, сделанных по этой технологии, достичь массового рынка.

Исследователи из Японии и Швейцарии продемонстрировали возможность связывания между собой отдельных молекул с помощью проводящих ток молекулярных нанопроводов. Это открытие является важным шагом к созданию мономолекулярной электроники, что позволит во много раз уменьшить размеры привычных нам электронных устройств. Как сообщает руководитель группы ученых Юйдзи Окава (Yuji Okawa), ключом к мономолекулярной электронике является объединение функциональных молекул в единую цепь с помощью токопроводящих нанопроводов. Сложностей в этой задаче две: как расположить нанопровода в нужных местах и как соединить их с функциональными молекулами химической связью.

Ранее ученые предпринимали попытки связывать молекулы с помощью металлических проводов, однако это оказалось слишком сложным вследствие невозможности создания проводов заданного диаметра. Другим подходом было использование токопроводящих полимеров, но таким способом удавалось объединить лишь небольшое количество молекул. Исследователи из группы Окавы взяли в качестве исходного субстрата мономолекулярную пленку из диацетилена, нанесенного на графитовую подложку. Затем на него было нанесено небольшое количество фталоцианина, из которого на поверхности субстрата образовались нанокластеры. На заключительном этапе исследователи переместили щуп сканирующего туннельного микроскопа к одной молекуле фталоцианина и, подав на щуп пульсирующее напряжение, инициировали цепную полимеризацию диацетилена, в результате чего образовался полимерный нанопровод, который можно дотянуть до другой молекулы фталоцианина.

Как видно из вышеприведенного обзора, нанотехнологии являются двигателем многих отраслей промышленности, только не следует забывать, что они еще должны быть и экологически безопасными.

Нанотехнологии – эффективность и безопасность
(обзор новых нанотехнологий)
Фиговский О.Л.
(скачать в Word)

Читайте также: