Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Февраля 2012 в 10:47, доклад
Человечество всегда пыталось экспериментировать с нанотехнологиями, даже не подозревая об этом. Я приведу примеры использования нанотехнологий в разный странах мира в разных целях.
1939 год. Выпуск Компанией Siemens (здесь же работал Руска) первого коммерческого электронного микроскопа с разрешающей способностью 10 нм.
29 декабря 1959 год. День рождения нанотехнологий. Профессор Калифорнийского технологического института Ричард Фейнман (Нобелевский лауреат 1965 г.) в своей лекции "Как много места там, внизу" ("There’s plenty of room at the bottom"), прочитанной перед Американским физическим обществом, отметил возможность использования атомов в качестве строительных частиц. Он предположил, что возможно перемещать атомы отдельно, механически, при помощи манипулятора соответствующих размеров.
Этот манипулятор он предложил делать следующим способом. Необходимо построить механизм, создававший бы свою копию, только на порядок меньшую. Созданный меньший механизм должен опять создать свою копию, опять на порядок меньшую и так до тех пор, пока размеры механизма не будут соизмеримы с размерами порядка одного атома. При этом необходимо будет делать изменения в устройстве этого механизма, так как силы гравитации, действующие в макромире будут оказывать все меньшее влияние, а силы межмолекулярных взаимодействий и Ван-дер-Ваальсовы силы будут все больше влиять на работу механизма.
Последний этап - полученный механизм соберёт свою копию из отдельных атомов. Принципиально число таких копий неограниченно, можно будет за короткое время создать любое число таких машин. Эти машины смогут таким же способом, поатомной сборкой собирать макровещи. Это позволит сделать вещи на порядок дешевле - таким роботам (нанороботам) нужно будет дать только необходимое количество молекул и энергию, и написать программу для сборки необходимых предметов. До сих пор никто не смог опровергнуть эту возможность, но и никому пока не удалось создать такие механизмы.
1966 г. Американский физик Рассел Янг, работавший в Национальном бюро стандартов, придумал пьезодвигатель, используется сегодня для позиционирования наноинструментов с точностью до 0,01 ангстрем (1 нм = 10 ангстрем), применяется сегодня в сканирующих туннельных микроскопах (СТМ) с точностью позиционирования до 0,01 ангстрем
** ультразвуковой
двигатель (Ультразвуковой
Принцип работы
На «гибкий»
статор «подается» переменное
напряжение высокой частоты,
1968 год. Альфред Чо\Alfred Cho и Джон Артур\John Arthur, сотрудники научного подразделения американской компании Bell, разработали теоретические основы нанотехнологии при обработке поверхностей.
1971 г. Рассел Янг выдвинул идею прибора Topografiner, послужившего прообразом зондового микроскопа
** В 1966 году группой
Рассела Янга из Национального
бюро стандартов США был
1974 год. Японский физик Норио Танигучи ввел в научный оборот термины «нанотехника и нанотехнология», которым предложил называть механизмы, размером менее одного микрона, и способы их создания.
1982 год. Разработан растровый туннельный микроскоп. (1982 г. В Цюрихском исследовательском центре IBM Герд Бинниг и Генрих Рорер (Нобелевские лауреаты 1986 г. вместе с Эрнстом Руской) создали СТМ, позволяющий строить трехмерную картину расположения атомов на поверхностях проводящих материалов).
** Прибор, сконструированный Рорером и Биннингом, стал именоваться СТМ - сканирующим туннельным микроскопом (точнее было бы - наноскопом). Принцип его работы прост, как и все гениальное. Основной элемент СТМ - очень тонкая специальным способом заточенная игла. Чем острее кончик иглы, тем точнее работает прибор. В идеале на конце иглы должен находиться один-единственный атом. Игла перемешается вдоль исследуемой поверхности с помощью электромеханической системы (поэтому микроскоп называется сканирующим). Точность перемещения иглы составляет несколько ангстрем, что сравнимо с атомарными размерами. Между иглой и исследуемой поверхностью подается электрическое напряжение. Поскольку зазор между ними очень мал (тоже несколько ангстрем), через иглу начинает течь электрический ток. Величина тока зависит от зазора между иглой и поверхностью, а значит, перемещая иглу, мы можем прорисовывать рельеф поверхности. Квантовый эффект, который отвечает за протекание тока между иглой и поверхностью (а между ними есть зазор), называется туннельным эффектом (поэтому микроскоп называется туннельным).
1985 год. Американские физики Роберт Керл\Robert Curl, Хэрольд Крото\Harold Kroto и Ричард Смэйли\Richard Smalley создали технологию, позволяющую точно измерять предметы, диаметром в один нанометр. Они же открыли существование шарообразной углеродной молекулы (в порах графита, полученные его испарением под лазерным пучком, кластеры углерода. Наиболее стабильными из них оказались С60 и С70) – фуллерена, молекулы, состоящие из 60 атомов углерода, расположенных в форме сферы.
1986 год Герд Бинниг разработал сканирующий атомно-силовой зондовый микроскоп, (ставший инструментом по сборке нанообъектов ) позволивший визуализировать атомы любых материалов (не только проводящих), а также манипулировать ими.
1986 год. Нанотехнология стала известна широкой публике. Американский футуролог Эрик Дрекслер\Eric Dreхsler опубликовал книгу, в которой предсказывал, что нанотехнология в скором времени начнет активно развиваться.
1987 - 1988 гг. В НИИ "Дельта" под руководством П. Н. Лускиновича и в МИРЭА под руководством М.В.Евдокимова заработали первые российские СТМ с атомным разрешением и нанотехнологические установки, осуществлявшая направленный уход частиц с острия зонда микроскопа под влиянием нагрева.
1987 г. студенты МИРЭА в клубе «Атомикс» создают СТМ, проводят первую в СССР межвузовскую конференцию по СТМ
1988 г. первый выпуск молодых специалистов МИРЭА по специализации СТМ. На созданном ими СТМ достигнуто атомное разрешение на пленке золота
1989 г. Ученые Дональд Эйглер и Эрхард Швецер из Калифорнийского научного центра IBM сумели выложить 35 атомами ксенона на кристалле никеля название своей компании.
1991 год. Японский профессор Сумио Лиджима, работавший в компании NEC, использовал фуллерены для создания углеродных трубок (или нанотрубок) диаметром 0,8 нм.
В США начала работать I нанотехнологическая программа Национального научного фонда. Подобной же деятельностью занялось и правительство Японии. В Европе же действующая поддержка аналогичных исследований на государственном уровне началась лишь в 1997 году.
1993 год. В США начали присуждать Фейнмановскую Премию,
которая названа в честь физика Ричарда Фейнамана, который в 1959 году произнес пророческую речь, в которой заявил, что многие научные проблемы будут решены лишь тогда, когда ученые научатся работать на атомарном уровне. В 1965 году Фейнману была присуждена Нобелевская премия за исследования в сфере квантовой электродинамики – ныне это одна из областей нанонауки. В 1959 году крупнейший американский физик – лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман (Richard Feynman) заявил: «Пока мы вынуждены пользоваться атомарными структурами, которые предлагает нам природа». И добавил: «Но в принципе физик мог бы синтезировать любое вещество по заданной химической формуле».
1998 г. Сиз Деккер, голландский профессор Технического университета г. Делфтса, создал транзистор на основе нанотрубок, используя их в качестве молекул и первыми в мире измерили электрическую проводимость такой молекулы.
Появились технологии создания нанотрубок длиной 300 нм.
Запуск программы по развитию наноэлектроники«Astroboy» в Японии. Эта программа обладала способность ю работать в условиях космического холода, а также при температуре выше 10000С.
1999 год. Американские физики Джеймс Тур\James Tour и Марк Рид\Mark Reed определили, что отдельная молекула способна вести себя так же как молекулярные цепочки.
2000 год. Ж.И. Алферов, Г. Кремер, Дж. Килби – получили Нобелевскую премию за работы по созданию полупроводниковых гетероструктур и интегральных схем.
Немецкий физик Франц Гиссибл разглядел в кремнии субатомные частицы. Его коллега Роберт Магерле предложил технологию нанотомографии - создания трехмерной картины строения вещества с разрешением 100 нм.
Администрация США
поддержала создание Национальной Инициативы
в Области Нанотехнологии. Нанотехнологические
исследования получили государственное
финансирование. Тогда из федерального
бюджета было выделено 270 млн. Это послужило
толчком для создания национальных программ
по нанотехнологиям во многих промышленно
развитых странах.
2001 год. Марк Ратнер\Mark A. Ratner, автор книги «Нанотехнологии: Введение в Новую Большую Идею» считает, что нанотехнологии стали частью жизни человечества именно в 2001 году. Тогда и произошли два знаковых события: влиятельный научный журнал Science назвал нанотехнологии – «прорывом года», а влиятельный бизнес-журнал Forbes – «новой многообещающей идеей». Ныне по отношению к нанотехнологиям периодически употребляют выражение «новая промышленная революция»
2002 г. Сиз Деккер соединил углеродную трубку с ДНК, получив единый наномеханизм.
2003 г. Профессор Фенг Лью из университета Юты, используя наработки Франца Гиссибла, с помощью атомного микроскопа построил образы орбит электронов путем анализа их возмущения при движении вокруг ядра.
2004 г. В Манчестерском университете создан материал графен, который может служить подложкой для создания алмазных механосинтетических устройств.
В Стенфордском университете создали транзистор из одностенных углеродных нанотрубок, размером 3 нм в длину и 2 нм в ширину. Нанотрубки играли роль электродов, а помещенный между ними органический материал - полупроводника.
Администрация США поддержала “Национальную наномедицинскую инициативу”
2004–2006 год. Российский исследователь и изобретатель В.И. Петрик с помощью разработанного им же газофазного метода очистки металлов и разделения изотопов получил наноструктуры ряда металлов: платины, железа, никеля и др.
2005 г. В компания Intel создали прототип процессора размером около 65 нм. Пока в нем использует комплементарные металл-оксидные полупроводники, но в планах - перейти на квантовые точки, полимерные пленки и нанотрубки.
В лаборатории Бостонского университета была получена антенна-осциллятор размерами порядка 1 мкм. Это устройство насчитывает 50 миллионов атомов и способно осциллировать с частотой 1,49 гигагерц. Наноаккумулятор (*В начале 2005 года компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании инновационного материала для электродов литий-ионных аккумуляторов. Аккумуляторы с Li4Ti5O12 электродами имеют время зарядки 10-15 минут. В феврале 2006 г. компания начала производство аккумуляторов на своём заводе в Индиане. В марте 2006 Altairnano и компания Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 успешно завершились испытания автомобильных наноаккумуляторов. В июле 2006 Altair Nanotechnologies получила первый заказ на поставку литий-ионных аккумуляторов для электромобилей. Заказ поступил от компании Phoenix Motorcars (США). Phoenix Motorcars Phoenix планирует произвести 10 электромобилей в 2006 , 500 штук в 2007, 5000 в 2008, 20000 в 2009, 50000 в 2010 и 100000 в 2011 году..)
2006 г. в МИРЭА (Московского института радиотехники, электроники и автоматики) появился НАНОклуб
2007 г. 16 апреля вышел первый номер клубной газеты НАНОэлектроника.
2007
г. 19 июля. Учреждена государственная
корпорация «Российская
корпорация нанотехнологий» (ГК «Роснанотех»)Генеральным
директором корпорации назначен Л. Б. Меламед
ИНДУСТРИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
В 2004 году мировые
инвестиции в сферу разработки нанотехнологий
почти удвоились по сравнению с 2003 годом
и достигли $10 млрд. На долю частных доноров
- корпораций и фондов - пришлось примерно
$6.6 млрд. инвестиций, на долю государственных
структур - около $3.3 млрд. Мировыми лидерами
по общему объему капиталовложений в этой
сфере стали Япония и США. Япония увеличила
затраты на разработку новых нанотехнологий
на 126% по сравнению с 2003 годом (общий объем
инвестиций составил $4 млрд.), США - на 122%
($3.4 млрд.).
Использованная литература: