Finding Room At The Bottom - История нанотехнологий и наноматериалов

В своей лекции, прочитанной в 1959 году в Калифорнийском технологическом институте, Ричард Фейнман, всемирно известный физик, лауреат Нобелевской премии, обрисовал перспективы миниатюризации механических и электронных устройств, которые значительно превосходили уровень развития техники в те времена. В то время как инженеры говорили о микронах, Фейнман предложил спуститься до молекулярных размеров и расстояний. Лекция называлась "Внизу много места". С тех пор она стала вехой и олицетворением новой отрасли науки и техники - нанотехнологий.

Как это часто бывает с новаторскими работами, потребовалось некоторое время, чтобы фантазии и предсказания Фейнмана воплотились в жизнь и расцвели. Изобретение в 1981 году сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) открыло широкие ворота в наномир. СТМ позволял не только наблюдать за хитросплетениями молекулярной структуры материи, но и манипулировать отдельными атомами.

Вскоре после этого, в 1985 году, ученые из Университета Райса открыли фуллерены - регулярные молекулярные структуры, полностью состоящие из атомов углерода. Своим названием они обязаны близкому сходству с некоторыми революционными проектами Бакминстера Фуллера - американского архитектора, увлекавшегося сложными геометрическими формами. Более глубокие исследования этой темы вскоре привели к появлению множества различных вариантов фуллеренов, среди которых были и хорошо известные сейчас углеродные нанотрубки.

Но концептуально все это было уменьшенной, кропотливой версией ручного труда ученых, и казалось, что наноматериалы вряд ли когда-нибудь станут экономически эффективными. Пока в 1986 году Эрик Дрекслер не опубликовал книгу "Двигатели творения", в которой рассмотрел идею молекулярных ассемблеров - автономных наномашин, способных воспроизводить себя (подобно ранним идеям Джона фон Неймана), которые могли бы действовать согласованно и служить своего рода фабрикой для наноразмерного мира. Эта концепция вызвала растущее беспокойство среди технологов и ученых по поводу возможных худших сценариев того, что произойдет, если такие машины выйдут на свободу.

Совсем недавно был открыт графен - одноатомный слой углерода - и революционный способ его получения, который принес его первооткрывателям Нобелевскую премию по физике 2010 года. Благодаря многообразию технических применений графен в настоящее время является самой горячей темой в нанотехнологиях. Его возможное применение - от высокоскоростной электроники до эффективных накопителей энергии и сверхпрочных компонентов - может вскоре стать повсеместным в нашей повседневной жизни.

Сегодня история нанотехнологий далека от завершения, и мы видим научные прорывы практически на регулярной основе. С ростом финансовой рентабельности и все более сложными инженерными процессами мы, несомненно, приближаемся к настоящей нанотехнологической революции в мировом масштабе.