Что нам готовят нанотехнологии: теория и надежды | |
Нанотехнологии как наука - Нанотехнологии как наука |
В большом количестве печатных источников сообщается, что на основе нанотехнологий могут быть созданы товары и продукты, применение которых позволит кардинально изменить целые отрасли экономики. К их числу относятся наносенсоры для идентификации токсичных отходов химической и биотехнологической промышленности, наркотиков, боевых отравляющих веществ, взрывчатки и патогенных микроорганизмов, а также нанофильтры и прочие очистные устройства, предназначенные для их удаления или нейтрализации. Другой пример перспективных наносистем близкого будущего - электрические магистральные кабели на углеродных нанотрубках, которые будут проводить ток высокого напряжения лучше медных проводов и при этом весить в пять-шесть раз меньше. Наноматериалы позволят многократно снизить стоимость автомобильных каталитических конвертеров, очищающих выхлопы от вредных примесей, поскольку с их помощью можно в 15-20 раз снизить расход платины и других ценных металлов, которые применяются в этих приборах. Наноматериалы могут найти широкое применение в нефтеперерабатывающей промышленности и в таких областях биоиндустрии, как геномика и протеомика. Существует проект создания наносистемы для введения медикаментов, изменяющих определенные биологические функции внутри живых организмов, к примеру, для развития или укрепления иммунитета против конкретных болезнетворных организмов. Возможно создание нанороботов-врачей, которые способны жить внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения или предотвращая их возникновение. Теоретически, нанотехнологии способны обеспечить человеку физическое бессмертие за счет того, что наномедицина сможет бесконечно регенерировать отмирающие клетки. По прогнозам журнала Scientific American, уже в ближайшем будущем появятся медицинские устройства, размером с почтовую марку. Их достаточно будет наложить на рану. Это устройство самостоятельно проведет анализ крови, определит, какие медикаменты необходимо использовать, и впрыснет их в кровь. Ожидается, что уже в 2025 году появятся первые роботы, созданные на основе нанотехнологий. Теоретически возможно, что они будут способны конструировать из готовых атомов любой предмет. Нанотехнологиии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. К примеру, теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя промежуточное звено - корову. Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Новые виды промышленности не будут производить отходы, отравляющие планету. Нанороботы способны воплотить в жизнь мечту фантастов о колонизации иных планет - эти устройства смогут создать на них среду обитания, необходимую для жизни человека. Ну, а в близкой нашему изданию сфере информационно-коммуникационных технологий ожидания, в первую очередь, связаны со сказочным уровнем миниатюризации. И если 30 лет назад персональные компьютеры реализовали для людей возможность получить вычислительные мощности мэйнфреймов в розницу на своем рабочем столе (а затем - и в гостиной дома), то с помощью нанотехнологий можно ожидать появления суперкомпьютера в своем кармане. Общемировые затраты на нанотехнологические проекты сейчас превышают $9 млрд в год. На долю США ныне приходится примерно треть всех мировых инвестиций в нанотехнологии. Другие главные игроки на этом поле - Европейский Союз и Япония. Исследования в этой сфере активно ведутся также в странах бывшего СССР, Австралии, Канаде, Китае, Южной Корее, Израиле, Сингапуре, Бразилии и Тайване. Прогнозы показывают, что к 2015 году общая численность персонала различных отраслей нанотехнологической промышленности может дойти до 2 млн человек, а суммарная стоимость товаров, производимых с использованием наноматериалов, составит, как минимум, несколько сотен миллиардов долларов и, возможно, приблизится к $1 трлн. Нанотехнологии принято делить на три типа. Промышленное применение наночастиц в красках для автомобилей и автокосметике - пример инкрементных нанотехнологий. Эволюционные нанотехнологии представлены наномерными датчиками, использующими флуоресцентные свойства квантовых точек (диаметром от 2 до 10 нанометров) и электрические свойства углеродных нанотрубок (диаметром от 1 до 100 нанометров), хотя эти разработки пока находятся в зачаточном состоянии. Радикальные нанотехнологии пока что не встречаются, их можно увидеть только в фантастических фильмах. Стоит также ожидать сближения этих трех технологий. Однако переход от опытного производства в лаборатории к массовому чреват значительными проблемами, а надежную обработку материалов в наномасштабе требуемым образом все еще очень трудно реализовать с экономической точки зрения. В настоящее время наноматериалы используют для изготовления защитных и светопоглощающих покрытий, спортивного оборудования, транзисторов, светоиспускающих диодов, топливных элементов, лекарств и медицинской аппаратуры, материалов для упаковки продуктов питания, косметики и одежды. Нанопримеси на основе оксида церия уже сейчас добавляют в дизельное топливо, что позволяет на 4-5 % повысить КПД двигателя и снизить степень загрязнения выхлопных газов. В 2002 году на Кубке Дэвиса (соревнования по теннису) были впервые использованы теннисные мячи, созданные с использованием нанотехнологий. В общей сложности, мировая промышленность сейчас применяет нанотехнологии в процессе производства, как минимум, 80 групп потребительских товаров и свыше 600 видов сырьевых материалов, комплектующих изделий и промышленного оборудования. В США одни только федеральные ассигнования на нанотехнологические программы и проекты выросли с $464 млн в 2001 году до $1 млрд в 2005. По данным Исследовательской службы Конгресса США (Congressional Research Service), в 2006 году США планируют выделить на эти цели $1,1 млрд. Еще $2 млрд в 2005 году потратили на те же цели американские корпорации (нанолаборатории создали такие корпорации, как HP, NEC и IBM, университеты и власти отдельных штатов). |
Читайте: |
---|