НАНОТЕХНОЛОГИЯ: МЕЧТЫ И РЕАЛЬНОСТЬ

Pony (pony@xakep.ru)

Спецвыпуск Xakep, номер #031, стр. 031-094-3

К настоящему времени достаточно большое количество ученых людей намечтало огромную массу наноустройств, "собираемых" методом поатомной сборки. Какие-то из них могут быть использованы в качестве составных частей при построении в будущем нанороботов. Можно привести некоторые примеры.

Модели молекулярных шестерен как частей будущих роботов предложены исследователями из IMM (Institute for Molecular Manufactoring, Palo Alto). Валами шестеренок являются углеродные нанотрубки (вытянутые конструкции из атомов углерода), а зубцами - молекулы бензола. Характерная частота вращения шестеренок - несколько десятков гигагерц. Планируется, что такого рода устройства "могут работать" либо в вакууме, либо в атмосфере инертных газов при комнатной температуре.

Особое внимание стоит уделить устройству сверхплотной памяти (NASA), как наиболее возможному для реализации. Схема устройства проста и состоит из зонда и алмазной поверхности. Зонд представляет собой углеродную нанотрубку, заканчивающуюся полусферой C60, к которой крепится молекула C5H5N. Алмазная поверхность покрывается монослоем атомов водорода (серенькие шарики), некоторые из которых замещаются атомами фтора (зелененькие шарики). При сканировании зонда вдоль поверхности молекула C5H5N, согласно моделям, "способна" отличить атом фтора от атома водорода.

На одном квадратном сантиметре поверхности помещается где-то 10 в 15 степени атомов, следовательно, плотность записи достигает 10 в 5 степени гигабайт (или 10 терабайт) на квадратный сантиметр (твой винчестер будет иметь емкость 1000 терабайт!).

Из электронных приборов удалось создать диод на углеродной нанотрубке. Как показывают расчеты, электрические свойства нанотрубок находятся в тесной связи с их геометрией, а именно с их (простите за выражение) "хиральностью". Имеется в виду ориентация графитового листа, из которого нанотрубка "сворачивается". Так вот, если состыковать трубку-проводник с трубкой-полупроводником, а это можно сделать с помощью одного правильного пятиугольника и одного правильного семиугольника (показаны на картинке оранжевым цветом), то на трубке образуется колено. Изогнутая нанотрубка, как показывает эксперимент, является диодом.

РЕАЛЬНОСТЬ

Как же сейчас развиваются нанотехнологии? Пока существуют два направления: сканирующая микроскопия (и технологии на ее основе) и создание макроскопическими физико-химическими методами наноматериалов.

Сканирующая зондовая микроскопия, которая, кстати, у нас в стране находится на вполне мировом уровне - это исследование с помощью туннельных микроскопов новых материалов и биологических объектов. Нанометровый контроль поверхности вошел в производство таких вещей, как контактные линзы. Они не должны иметь микротрещины, иначе в трещинах аккумулируются болезнетворные микробы, способные негативно повлиять на здоровье человека. Выпускаемые серийно (в том числе и в нашей стране) зондовые микроскопы могут быть оснащены специальными жидкостными ячейками для контроля линз.