Застосування нанотехнологій

Розвиток нанотехнологій починається із 1931 року, коли німецькі фізики Макс Кнолл і Эрнст Руска створили електронний  мікроскоп,  який  уперше  дозволив  досліджувати нанооб’єкти.  Пізніше  в 1959  році  Американський  фізик Річард Фейнман нобелівський лауреат уперше опублікував роботу, в якій оцінювалися перспективи мініатюризації під назвою «Там  внизу - море місця». Він заявив: «Доки ми вимушені  користуватися  атомарними  структурами,  які пропонує нам природа… Але в принципі фізик міг би синтезувати будь-яку речовину по заданій хімічній формулі». Тоді його слова здавалися фантастикою оскільки не існувало технологій, що дозволили б оперувати окремими атомами на атомарному ж рівні (мається на увазі можливість пізнати окремий атом, узяти його і поставити на інше місце). Фейнман призначив нагороду в $1000, тому, хто вперше зможе помістити текст сторінки з книги на шпильковій голівці, з метою стимулювання інтересу до цієї області ( дана подія сталася в 1964 році). 

В 1974 році японський фізик Норіо Танігучи ввів термін «нанотехніка», запропонувавши описувати механізми розміром менші одного мікрона.

Німецькими фізиками Гердом Біннігом і Генріхом Рорером,  був  створений скануючий  тунельний  мікроскоп (СТМ), що дозволив маніпулювати речовиною на атомарному  рівні  (1981 р.,  пізніше  отримали  Нобелівську  премію). Скануючий  атомно-силовий  (АСМ)  мікроскоп  розширив типи досліджуваних матеріалів (1986 р.). 

В 1985 році Роберт Керл, Харольд Крото, Річард Смоллі відкрили новий клас з’єднань – фулерени (Нобелівська премія 1996 рік). 

1988 рік незалежно один від одного французьський та німецький  вчені Альберт  Ферт  і  Петер  Грюнберг  відкрили ефект гігантського магнітоопору (ГМО) (у 2007 р. присуджено Нобелівську премію з фізики). Магнітні наноплівки і нанодроти завдяки цьому ефекту перспективно стали використовуватися для створення пристроїв магнітного запису. Відкриття ГМО послужило основою для розвитку спінтроніки. З 1997 року компанія IBM в промислових масштабах почала виготовляти спінтронні прилади - голівки для зчитування магнітної інформації на основі ГМО, розмірами 10-100 нм.  

1991 рік ознаменувався відкриттям вуглецевих нанотрубок японським досліднком Суміо Ііджимою. 

В 1998 році було вперше створено транзистор на основі нанотрубок Сізом  Деккером  (голландський  фізик).  А  в 2004 році він з’єднав вуглецеву нанотрубку із ДНК, уперше  отримавши  єдиний  наномеханізм,  відкривши  дорогу розвитку біонанотехнологіям. 

1999 рік. Американські фізики Джеймс Тур і Марк Рід визначили, що окрема молекула здатна вести себе так, як молекулярні ланцюжки.

2000 год. Адміністрація США підтримала створення Національної Ініціативи в Області Нанотехнології\National Nanotechnology Initiative. Нанотехнологічні дослідження отримали державне фінансування. Тоді із федерального бюджету було виділено $500 млн. В 2002 сума була збільшена до $604 млн.

На даний час історія розвитку нанотехнологій продовжується розвиватися, але на сьогоднішній день нанотехнології знаходяться в дитячому віці, приховуючи в собі великий потенціал. В подальшому вченим належить вирішити безліч запитань, зв’язаних з нанонаукою, і осягнути її найглибші таємниці. Але, не дивлячись на це, нанотехнології уже надають дуже серйозні впливи на життя сучасної людини.

 

 

Сфера застосування нанотехнологій вважається у всьому світі ключовою темою для технологій XXI століття. Можливості їх різностороннього застосування в таких областях економіки, як виробництво напівпровідників, медицина, сенсорна техніка, екологія, автомобілебудування, будівельні матеріали, біотехнології, хімія, авіація і космонавтика, машинобудування і текстильна промисловість, несуть в собі величезний потенціал зростання. Застосування продукції нанотехнологій дозволить заощадити на сировині і споживанні енергії, скоротити викиди в атмосферу і сприятиме тим самим стійкому розвитку економіки. 

З одного боку, нанотехнології вже знайшли сфери застосування, з іншою – вони залишаються для більшості населення областю наукової фантастики. В майбутньому значення нанотехнологій тільки ростиме. У спеціалізованій області це будитиме інтерес і стимулювати проведення дослідницьких і дослідно-конструкторських робіт, а також робіт по знаходженню нових областей застосування нанотехнологій. Очевидною необхідною умовою розвитку даного процесу є посилене впровадження основ науки про нанотехнології в освітні програми в школах і вузах. Це допоможе скоротити дефіцит молодих фахівців, що зберігається, в цій області. 

 

 

Технології та матеріали завжди відігравали велику роль в історії цивілізації, виконуючи не тільки вузько виробничі функції, а й соціальні. 

В даний час це досить велика область досліджень, що включає в себе цілий ряд напрямків фізики, хімії, біології, електроніки, медицини та інших наук .

В останні роки багато говорять про нанотехнології. І, звичайно, ключову роль у розвитку нанотехнології грає хімія та фізика.

Зараз хімічні та фізичні знання досягли такого рівня розвитку , що на їх основі змінюються уявлення про природу і механізм ряду найважливіших технологічних процесів. Хімія допомогла відкрити або використовувати не тільки раніше невідомі властивості матеріалів і речовин , але і синтезувати нові, не існуючі в природі матеріали і речовини .

Майже всі галузі виробництва пов'язані із застосуванням хімії. Природа дає нам тільки вихідна сировина - наприклад, дерево, руду, нафту. Піддаючи природні матеріали хімічній обробці, отримують різноманітні речовини, необхідні для сільського господарства, для виготовлення промислових виробів, для вживання в побуті - добрива, фарби, лікарські речовини, мило, соду, метали, пластичні маси і т. д.