Техника - молодёжи 2010-06, страница 8

201П N"06 ТМ

Легенды о серой пыли,

или Как можно исследовать процессы самосборки на молекулярном уровне

С тех пор, как слово «нанотехнологии» обрело всемирную популярность, огромное распространение получили истории о «нанороботах», захватывающих Вселенную. Фантасты состязаются в выдумывании самого жуткого сценария всемирной катастрофы, кинематографисты снимают многомиллиардные олокбастеры, а в блогосферу периодически просачиваются ужасные слухи о том, что «в Китае в результате секретного наногенного эксперимента родился трёхголовый щенок-мутант».

Что правда, а что вымысел в футуристических «страшилках»? Чем в действительности занимаются учёные, создающие и исследующие наноструктуры? Как они это делают?

Кошмар Зрика Дрекслера¹

Идею «серой пыли» (в некоторых вариантах - «серой слизи») выдвинул один из идеологов современного пано-технологического бума Эрик Дрекслер. Корни её содержатся во вполне позитивном стремлении людей к уменьшению размеров устройств и к улучшению свойств материалов, которыми они пользуются, И нанотехнологии обещают тут прорыв не меньшего масштаба, чем при появлении металлургии, пластмасс или композиционных материалов.

Важное обстоятельство: преимущества папоустройств и наноматериалов в масштабах мировой экономики станут заметны лишь тогда, когда наноструктури-ровапные изделия достигнут макроразмеров. Для примера: если использовать при строительстве здания паноразмер-ные присадки, добавки, модификаторы и т.д., то можно улучшить характеристики конструкции на проценты, максимум -в разы. Если же всё здание целиком будет собрано из наноструктурированных

строительных блоков, то оно может превосходить ныне существующие в десятки и сотни раз.

Но - чем меньше становится некая деталь или устройство, тем больше усилий нужно затратить на его изготовление, на контроль и обращение с ним. Т.е., чем меньше деталь, тем она дороже. Что же делать?

Оригинальное решение проблемы состоит в том, чтобы «научить» нанораз-мерные устройства собирать самих себя без участия человека.

Каждый из пас видел, как образуются узоры на морозном стекле. Это пример самоорганизации на молекулярном уровне. Молекулы водяного пара из воздуха осаждаются на кристаллическую затравку, спонтанно возникшую на стекле. Осаждение происходит неравномерна, расп ределен ие поверх п остпой эн ер г и и п о поверхности кристалла-затравки благоприятствует встраиванию новых молекул преимущественно в определённом месте и, как следствие, росту структуры

строго в определённом направлении. В результате мы можем наблюдать глазом - т.е. на уровне макроструктуры возникновение на стекле замысловатых двухмерных узоров.

Эрик Дрекслер предсказал, что магистральным путём развития нанотехнологии будет создание и совершенствование подходов молекулярной и атомарной самосборки. Логическим развитием этою направления должны стать микро- и nail оконвейерпые производства, в которых технологии самосборки будут использоваться наноразмерпыми машинами для воссоздания себя и подобных себе наноустройств. Именно такие (и только такие) фабрики, способные работать без участия человека в режиме нон-стоп 24 ч в сутки и 365 дней в году, смогут создавать десятки, сотни и тысячи тонн относительно недорогих, но, в то же время, паноструктурированных материалов, деталей и устройств. И только в этом случае станет возможной реализация всех тех фантастических возможностей,

¹ Ким Эрик Дрекслер, род. в 1955 г., американский инженер. Работая и ПАСА с 1075 г., уже тогда применял ианотехвологические подходы для повышения эффективности солнечных батарей, В 1986 г. основал «Форсайт Ипетитыот», главной целью которого является исследование Перспектив расширения возможностей человека с помощью нанотехнологии и связанных с этим рисков. Покинув эту организацию в 2005 г., Дрекслер работает главным техническим консультантом в компании «Нанорекс», производящей программное обеспечение, используемое в проектировании наноструктур.

Б