Применение нанотехнологий при создании оргтехники

    6. Наноаккумуляторы — в начале 2005 года компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании инновационного нанотехнологического материала для электродов литий-ионных аккумуляторов, которые могут использоваться везде – от ноутбуков и мобильных телефонов до автомобилей. Аккумуляторы с Li4Ti5O12 электродами имеют время зарядки 10-15 минут. В феврале 2006 года компания начала производство аккумуляторов на своём заводе в Индиане. В марте 2006 Altairnano и компания Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 успешно завершились испытания автомобильных наноаккумуляторов. В июле 2006 Altair Nanotechnologies получила первый заказ на поставку литий-ионных аккумуляторов для электромобилей.

    7. Также к перспективным нанотехнологиям относятся самоочищающиеся поверхности на основе эффекта лотоса. Эффект лотоса — эффект крайне низкой смачиваемости поверхности, который можно наблюдать на листьях и лепестках растений рода Лотос (Nelumbo), и других растений, как например настурция, тростник обыкновенный и водосбор. На основе этого эффекта могут быть созданы офисные устройства, которым не страшна пыль и воздействие воды, солнечных лучей и других вредоносных для техники факторов.

    Далее опишем основные вехи практического внедрения нанотехнологий в офисной компьютерной технике в 2000-х годах.

    Нанотехнологичные центральные процессоры — 15 октября 2007 года компания Intel заявила о разработке нового прототипа процессора, содержащего наименьший структурный элемент размерами примерно 45 нм. В дальнейшем компания намерена достичь размеров структурных элементов до 5 нм. Основной конкурент Intel, компания AMD, также давно использует для производства своих процессоров нанотехнологические процессы, разработанные совместно с компанией IBM. Характерным отличием от разработок Intel является применение дополнительного изолирующего слоя SOI, препятствующего утечке тока за счет дополнительной изоляции структур, формирующих транзистор. Уже существуют рабочие образцы процессоров с транзисторами размером 32 нм и опытные образцы на 22 нм.

    Нанотехнологичные жёсткие диски — в 2007 году Питер Грюнберг и Альберт Ферт получили Нобелевскую премию по физике за открытие GMR-эффекта, позволяющего производить запись данных на жестких дисках с атомарной плотностью информации.

    Сканер-микроскоп — сканер высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера (зонда) с поверхностью исследуемого образца. Обычно под взаимодействием понимается притяжение или отталкивание кантилевера от поверхности из-за сил Ван-дер-Ваальса. Но при использовании специальных кантилеверов можно изучать электрические и магнитные свойства поверхности. СЗМ может исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими молекулами (ДНК). Пространственное разрешение сканирующих зондовых микроскопов зависит от характеристик используемых зондов. Разрешение достигает атомарного по горизонтали и существенно превышает его по вертикали.

    Антенна-осциллятор — 9 февраля 2005 года в лаборатории Бостонского университета была получена антенна-осциллятор размерами порядка 1 мкм. Это устройство насчитывает 5000 миллионов атомов и способно осциллировать с частотой 1,49 гигагерц, что позволяет передавать с её помощью огромные объёмы информации.

    Плазмоны — коллективные колебания свободных электронов в металле. Характерной особенностью возбуждения плазмонов можно считать так называемый плазмонный резонанс, впервые предсказанный Ми в начале XX века. Длина волны плазмонного резонанса, например, для сферической частицы серебра диаметром 50 нм составляет примерно 400 нм, что указывает на возможность регистрации наночастиц далеко за границами дифракционного предела (длина волны излучения много больше размеров частицы). В начале 2000-го года, благодаря быстрому прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к развитию новой области нанотехнологии — наноплазмонике. Оказалось возможным передавать электромагнитное излучение вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний.

    Nokia Morph — проект сотового телефона будущего, созданный совместно научно-исследовательским подразделением Nokia и Кембриджским университетом на основе использования нанотехнологических материалов.

    В целом можно сказать, что нанотехнологии в помогают создавать оргтехнику с уникальными свойствами. Это понимают и правительства разных стран мира, и представители крупного бизнес-сообщества.

    Так, в 2010 году мировые инвестиции в сферу разработки нанотехнологий почти удвоились по сравнению с 2009 годом и достигли $100 млрд. На долю частных доноров — корпораций и фондов — пришлось примерно $60.6 млрд инвестиций, на долю государственных структур — около $30.3 млрд. Мировыми лидерами по общему объёму капиталовложений в этой сфере стали Япония и США. Япония увеличила затраты на разработку новых нанотехнологий на 126 % по сравнению с 2003 годом (общий объём инвестиций составил $4 млрд.), США — на 122 % ($3.4 млрд.).

    Отметим, что среди стран бывшего СССР Республика Беларусь начала развивать нанотехнологии одной из первых. Научно-производственные объединения страны работают по Государственной комплексной программе «Наноматериалы и нанотехнологии», годовой бюджет которой составляет более одного миллиона долларов (на 2010 год), плюс примерно столько же средств удается привлечь белорусским предприятиям по договорам.

    Белорусская госпрограмма «Наноматериалы и нанотехнологии»  состоит из шести разделов:

    • синтез и использование фуллеренов и нанотрубок;

    • получение композитов;

    • сверхтвердых материалов;

    • работы в области наноэлектроники;

    • магнитных материалов;

    • изучение физики и химии наноразмерных  волокон.

    Например, в Институте порошковой металлургии  созданы технологии детонационного синтеза наноалмазов с использованием энергии взрыва и последующей  их очисткой модифицированным жидким окислителем ракетного топлива «меланж», запасы которого в стране значительны, а утилизация представляет серьезные трудности. ЗАО «Синта», освоившее выпуск новой продукции, производит 2 тонны чистых наноалмазов в год, которые поставляются 30 предприятиям нашей страны, а также экспортируются в Россию, Украину, Тайвань, Индию, Германию, США, Чехию, Корею. В микродозах они используются в составе сверхтвердых покрытий режущего инструмента, увеличивая его долговечность. Применяются они также в узлах трения, которые получают защиту от износа на долгие годы, в радиоэлектронике и машиностроении, где упрочняют сверхтонкие пленки из драгоценных металлов. 

Заключение

    В заключении мне хотелось бы отметить, что нанотехнологии таят в себе невиданные до сих пор возможности для развития производства оргтехники. Уже в ближайшем будущем с помощью нанотехнологий человечество может получить уникальные устройства – карманные высокоточные молекулярные сканеры; принтеры и МФУ с процессорами, которые не уступают процессорам современных настольных компьютеров; мониторы с толщиной стенки в миллиметр и другие, на первый взгляд, необычные по современным меркам устройства.

    Огромным  преимуществом нанотехнологий является то, что полученные в результате затратных разработок новшества  часто обладают низкой стоимостью. То есть по мере развития нанонауки рынок оргтехники будет насыщен недорогими, но многофункциональными новинками с повышенным сроком службы и с новыми оригинальными свойствами. Это, безусловно, не может не радовать.

    Минус у современных нанотехнологий лишь один – не до конца изучены последствия внедрения нанонауки в жизнь людей. Так, еще в 2006 году Международным Советом по нанотехнологиям выпущена обзорная статья, в которой, в частности, говорилось о необходимости ограничения распространения информации по нанотехнологическим исследованиям в целях безопасности. А известная организация «Гринпис» до сих пор требует полного запрета исследований в области нанотехнологий.

    Но  на данный момент можно уверенно говорить о том, что нанотехнологии – это  технологии будущего человечества. И человечество обязано сделать все, чтобы внедрение технологий с приставкой «нано» было безопасным, полезным и приносило лишь благо. 
 
 
 

Список  литературы 

1. Балабанов В., Балабанов И. Нанотехнологии. Правда и вымысел. М.: "Эксмо", 2010.
2. Жоаким К., Плевер Л. Нанонауки. Невидимая революция. — М.: "КоЛибри", 2009.
3. Малинецкий Г. Г. Нанотехнологии. От алхимии к химии и дальше// Интеграл. 2007, № 5, с.4-5.
4. Мартинес-Дуарт Дж. М., Мартин-Палма Р. Дж., Агулло-Руеда Ф. Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. М.: "Техносфера", 2009.
5. Нанотехнологии. Азбука для всех. М.: "ФИЗМАТЛИТ", 2009.
6. Ратнер М., Ратнер Д. Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи = Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea. — М.: «Вильямс», 2006.
7. Уильямс Л., Адамс У. Нанотехнологии без тайн. М.: "Эксмо", 2009.
8. Фостер Л. Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности. М.: "Техносфера", 2008.