Инструменты  для  нанотехнологий.    (Начало)

   В настоящее время одним из наиболее перспективных научно-технических направлений развития человеческой цивилизации представляется нанотехнологическое.
   Мировое научное сообщество склоняется к тому, чтобы определить нанотехнологии как набор способов и технологий регулирования структуры и состава вещества на атомно-молекулярном уровне, т.е. в масштабах 1–100 нм.
   Необычные свойства наноматериалов обусловлены как особенностями отдельных наночастиц, так и их коллективным поведением, зависящим от характера взаимодействия между наночастицами.
   Отсюда возникает, например, зависимость температуры плавления от размера наночастиц, происходит изменение растворимости, сдвиг химического равновесия, переход «металл-неметалл» (при размере менее 2 нм) и ряд других эффектов [1].
   Специфические размерные эффекты, например, нерегулярные зависимости свойств от размера, наиболее сильно проявляются в малых частицах, особенно с размерами ~ 1 нм. Такие частицы для металлов включают около 10 атомов, и их химическую реакционную способность можно изменить добавлением лишь одного атома.
   Среди перспективных инновационных нанотехнологий, наиболее готовых к реализации в строительной отрасли, можно выделить следующие [2]:
   – высокодисперсное измельчение исходных материалов и сырья;
   – активирование (структурирование) воды, растворов и жидкого топлива;
   – изготовление нанодисперсной арматуры и наноармирование;
   – изготовление покрытий с уникальными свойствами: самоочищение поверхности, преобразование солнечной энергии в электрическую, адсорбция вредных примесей в газах и жидкостях и др.
   В рамках нанотехнологии на современном этапе рассматривают два принципиально разных подходах к обработке вещества и созданию планируемых изделий. Эти подходы принято условно называть нанотехнологиями «сверху–вниз» и «снизу–вверх».
   В качестве простого примера можно указать некоторые полупроводниковые устройства, структура которых создается фотолитографической обработкой. При фотолитографии полупроводниковая заготовка подвергается обработке лазерным лучом, что позволяет получить в ней заранее спланированную конфигурацию схемы. Разрешающая способность (т.е. минимальный размер элементов изготавливаемой схемы) определяется при этом длиной волны лазерного излучения. В настоящее время самые короткие длины такого излучения позволяют осуществлять микрообработку с точностью до 100 нм, однако необходимо отметить, что эта технология является сложной и требует дорогого оборудования, вследствие чего она малопригодна для организации эффективного крупномасштабного производства.
   Идея нанотехнологии «снизу–вверх» заключается в том, что сборка создаваемой «конструкции» осуществляется непосредственно из наноэлементов (атомов, молекул, структурных фрагментов биологических клеток и т. п.), располагаемых в требуемом порядке.
   Типичным примером подхода «снизу–вверх» может служить поштучная укладка атомов на кристаллической поверхности при помощи сканирующего туннельного микроскопа или других устройств этого типа. Метод позволяет наносить друг на друга не только отдельные атомы, но и слои атомов. В настоящее время этот подход характеризуется достаточно низкой эффективностью и производительностью, однако ему принадлежит будущее.
   Несмотря на принципиальную разницу существующих подходов, для реализации нанотехнологий необходимы измерительные приборы и манипуляторы, обеспечивающие точность наблюдений, измерений и манипуляций наноразмерного уровня.

  Окончание следует.

  Б.Н. РОДИОНОВ