Стартовала нанотехнологическая революция

Мы все чаще слышим слова нанонаука, наноструктурированные материалы, нанотехнология и нанообъекты. Отчасти все это уже вошло в повседневную жизнь, ими выписывают приоритетные направления научно-технической политики в развитых странах. Так, в США по нынче действует программа “Национальная нанотехнологическая инициатива” (в 2003 г. ее бюджет был 456 млн долл., что совпадает с годовым бюджетом всей Российской академии наук).

Евросоюз вовсе недавно принял шестую рамочную программу развития науки, и нанотехнологии здесь занимают главенствующие позиции. Минпромнауки РФ и РАН тоже имеют списки приоритетных, прорывных технологий с приставкой “нано-”.

По оценкам специалистов в месте стратегического планирования, сложившаяся сейчас ситуация во многом аналогична этой, которая предшествовала тотальной компьютерной революции, однако следствия нанотехнологической революции будут еще обширнее и глубже. Да, и особенно, она уже началась и взрывообразно захватывает все новые и новые места.

В журнале “Природа” опубликованы статьи, посвященные отдельным направлениям нано-науки; теперь постараемся кинуть взгляд на нее как на единое общее.

Углубившись в наноджунгли

Итак, что же сейчас понимают под нанотехнологиями? Само десятичное начало “нано-” происходит от греческого слова “nanos”, переводящееся как “карлик” и означает одну миллиардную часть чего-либо.

Таким образом, не формально в сферу той деятельности попадают объекты с размерами R (хотя бы по одной координате), измеряемыми нанометрами. Реально диапазон рассматриваемых частей гораздо шире - от отдельных атомов (R < 0.1 нм) до их конгломератов и органических частиц, содержащих свыше 109 атомов и имеющих размеры гораздо более 1 мкм в  одном или двух измерениях.

Принципиально важно, что они состоят из расчетного числа атомов, и, следовательно, в них уже в значительной степени проявляются дискреная атомно-молекулярная структура вещества и/или квантовые закономерности его поведения. Удовлетворяя это стремление к миниатюризации, к снижению материало- и энергоемкости  емкости, эти системы обладают еще одним козырем.

В силу действия различных задач (как чисто геометрических, так и физических) вместе с уменьшением размеров выпадает и характерное время протекания разнообразных процессов в системе, то есть возрастает ее постоянное быстродействие. Пока что в серийно производимых компьютерах достигнуто быстро действие (время, затрачиваемое на одну элементарную операцию) около 1 нс, и его можно снизить на несколько порядков величины в ряде наноструктур. Но существующие сейчас общие технологии производства практически смогли достич своих теоретических ограничений и нуждаются в кардинальном обновлении.