Эволюционная нанотехнология | |
Энциклопедия - Возникновение и развитие нанонауки |
Эволюционная нанотехнология связана с наномеханиз-Мами, работы над которыми находятся на начальном этапе. Как уже было отмечено, по идее К. Э. Дрекслера, из фул-леренов, нанотрубок, наноконусов и других аналогичных структур могут быть собраны молекулы в форме разнообразных нанодеталей — зубчатых колес, штоков, деталей подшипников и других узлов, роторов молекулярных турбин, подвижных узлов манипуляторов и т.д. Сборка готовых деталей в работоспособную механическую конструкцию может осуществляться с использованием СЗМ или ассемблеров (самосборщиков) с прикрепленными к деталям биологическими макромолекулами, способными избирательно соединяться друг с другом. Изделия, созданные на основе оптимальной сборки атомов и молекул, будут иметь предельно высокие характеристики. На рис. 37—39 приведены примеры простейших и довольно сложных механических конструкций, рассчитанных методами молекулярной динамики и собранных из нанокомпо-нентов. Наибольшего прогресса в этом направлении достигли японские ученые из университета префектуры Айти вместе с коллегами из токийского университета Сэйкэй, создавшие микроскопический «подшипник», в котором потери на трение настолько незначительны, что даже самые точные современные приборы не способны их зарегистрировать. Силу трения, которую измеряли при помощи силового зондово-го микроскопа, зафиксировать не удалось, так как она оказалась меньше триллионной доли Ньютона, что пока измерить невозможно. Материалом для «вечного» мини-подшипника послужили синтетические молекулы — фуллерены. В данном случае они состояли из 60 атомов углерода, расположенных в виде правильных пяти - и шестиугольников, которые вместе составляли шар. Эти вращающиеся «шарики» после сложного технологического процесса поставили в ряд между двумя удлиненными пластинками из графита. В данном случае был реализован принцип безызносного подшипника, простейшая схема работы которого представлена на рис. 40. Это достижение нанотехнологии, по мнению ученых, планируется использовать в производстве ми ниатюрных роботов и микромеханизмов, детали которых практически не будут изнашиваться. В 2006 году была создана молекулярная механическая «конструкция» — катящийся по золотой поверхности цель-номолекулярный четырехколесный «автомобиль», работающий на поглощении энергии света. Однако у фуллереновых «колес» оказались слишком большие потери на сцепление с поверхностью, и их пришлось заменить карборановыми (борорганическими) . Наибольшее внимание это направление исследований получило в электротехнике, ниже оно будет рассмотрено подробнее, поскольку в будущем послужит переходным звеном к радикальным нанотехнологиям. |
Читайте: |
---|