Согласно терминологии, принятой IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии), ноначастицы - это частицы, размеры которых не превышают 100 нанометров (то есть 10-9 м). Наночастицу, которую иногда называют нанообъектом, принято рассматривать как конгломерат или агрегатную частицу примерно из тысячи атомов, являющуюся частью объемного материала. Нанотехнология имеет дело с процессами, протекающими на так называемом "наноуровне". При этом в зависимости от позиции исследователя нанотехнология может рассматривать в качестве своего объекта как с самим нанообъекты, так и с материалы на их основе. Чтобы подчеркнуть тот факт, что тот или иной материал обладает определенным комплексом свойств именно благодаря наличию в нем нанообъектов, такие материалы зачастую называют наноматериалами. Собственно говоря, в ряде случаев это вполне оправдано, поскольку основные физико-химические характеристики целого ряда материалов действительно определяются свойствами содержащихся в них нанообъектов. Объективно говоря, с научной точки зрения совокупность атомов или молекул габаритным размером 10-9 м ничем не хуже и не лучше, чем «группа» атомов или молекул габаритным размером 10-8 м или 10-10 м, поскольку в основе современных представлений о свойстве вещества лежит следующий тезис: свойства вещества определяются минимальной частицей вещества, то есть атомом или молекулой. Это базис атомарной теории, базис научного мировоззрения. Однако именно волшебная приставка «нано» неожиданным образом генерирует в сознании многих фантастические свойства материалов и радужные финансовые ожидания. Феномен "финансового энтузиазма", с которым государства и компании готовы тратить деньги на проекты в сфере нанотехнологий, объясняют тем, что развитие нанонауки и нанотехнологии в перспективе будто бы сулит высокий экономический эффект. Наиболее активно работы в сфере нанотехнологий проводятся там, где они поддерживаются государством: в Японии, ЕС, США, Израиле, Китае, Южной Корее, Сингапуре. Среди наиболее активных компаний США – IBM, Motorola, HP, Lucent, Hitachi USA, Corning, DOW. Из всего множества нанообъектов наиболее известными являются углеродные нанотрубки, открытые в 1991 г. Они обладают интересными оптическими, и химическими и механическими свойствами, в частности, проявляют свойства великолепных полупроводников. Сначала вернемся в школу. Всех нас учили в школе на уроке неорганической химии, что углерод существует в двух аллотропных формах – графит и алмаз. Науке же известна третья форма существования углерода – это фуллерены, в которых атомы углерода образуют замкнутый сферический каркас из правильных пяти- и шестиугольников. Представьте себе футбольный мяч, но только в масштабе микроуровня – это и будут фуллерены, открытие которых произошло во второй половине 20 века и было удостоено Нобелевской премии. Тогда же прозвучали слова Нобелевского лауреата Х.Штормера, которые, видимо, и послужили отправной точкой генерации околонаучных иллюзий: "Нанотехнология дает нам средства играть с самыми маленькими "кубиками природы" - атомами и молекулами, из которых построен весь мир. Сочетание уже известных нам методов "от большого к малому" с самосборкой на атомном уровне создает огромное поле возможностей для "игры в комбинаторику" с химическим и биологическим свойствами при использовании специально полученных искусственных структур. Возможности для создания новых объектов представляются безграничными". Первый в мире патент на промышленное производство фуллеренов был выдан в 1997 г. Такая объемная структура, какую ученые наблюдают в молекулах фуллеренов, для практических целей в большей степени реализовывается в так называемых нанотрубках. И всё вроде бы неплохо, но вот фактически дела обстоят гораздо более прозаически. При пристальном, и даже несколько критическом, взгляде на объект выясняется, что когда сообщают, что цена фуллеренов или нанотрубок на свободном рынке может достигать тысячи долларов за один грамм, в реальности речь идет не о чистом веществе, а о «саже, содержащей фуллерены и нанотрубки» и цена уже снижается до 100 долларов. То есть, чем критичнее взгляд на нанообъект и чем больше здравомыслия в вопросе наноматериалов, тем ниже на них цена. И тем прозаичнее и дальше от супертехнологий становится сам объект. Всё-таки надо понимать, что речь, которая произносится при получении Нобелевской премии носит скорее комплиментарный характер, нежели взвешенно-обоснованный с научной и экономической точки зрения. Впрочем, некоторые публичные высказывания относительно наномтаериалов и нанотехнологий всё-таки можно считать достаточно обоснованными. Например, один из руководителей отдела исследований компании IBM примерно 15 лет назад, говоря о перспективах развития наукоемких технологий в 21 веке, утверждал: "Я уверен, что в грядущем столетии основную роль будут играть нанонаука и нанотехнология, причем вызванные этим революционные преобразования будут сравнимы по масштабам с революцией в науке и технике, которая произошла в начале 1970-ых годов при переходе к микроэлектронным устройствам.» И вот здесь, пожалуй, можно согласиться. Действительно, когда речь идет о микроэлектронике, в частности, например, об n-p-переходах, то применение чрезвычайно тонких слоев материала дает необходимый эффект, позволяющий резко улучшить качество работы целого ряда микроэлектронных устройств, и даже дает возможность перейти к устройствам нового поколения. В данном случае речь идет, во-первых, об особо чистых вещества, а именно – о достаточно узком перечне материалов, применяемых в электронике, а во вторых, речь конкретно идет о тонких слоях вполне понятных, давным-давно известных переходных элементов. Фактически, здесь роль нанотехнологии заключается в том, чтобы создать тонкий, однородный слой материала. Именно однородность и максимальное приближение к мономолекулярности по толщине слоя и дает необходимый эффект. Как это далеко от того, о чем мы обычно слышим в связи с наноматериалами, не правда ли? Еще раз повторюсь: больше критичности и здравомыслия. Между тем, находясь в состоянии неоправданных «финансовых ожиданий», а иногда и впрямую спекулируя на популярности и политической актуальности темы наноматериалов, некоторые компании заявляют совершенно фантастические варианты применения нанотехнологий. Чего стоит, например, разработка практически на уровне курьеза такого рода. Предлагается добавлять в бетон некое количество секретного вещества, играющего роль катализатора или «нанодобавки», которая резко улучшит качество бетона и позволит бетонной конструкции стоять вечно, практически не реагируя на статическую и динамическую нагрузку. При этом соотношение компонентов бетонной композиции примерно таково: 3-4 машины бетона и 3 грамма «нанодобавки». Лиля Гусева
|
