"Я живу в наномире"

        Проект
  на тему: «нано-технологии»
   ученицы 7 "а" класса
 ГБОУ СОШ  школы №10
      Гладковой Алины 

Задача :  узнать, какие появились изобретения, разработки . И что появится в будущем.
 

Нанотехноло́гия — область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.
Многие источники, в первую очередь англоязычные, первое упоминание методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологией, связывают с известным выступлением Ричарда Фейнмана «Внизу полным-полно места» (англ. «There’sPlentyofRoomattheBottom»), сделанным им в 1959 году в Калифорнийском технологическом институте на ежегодной встрече Американского физического общества. Ричард Фейнман предположил, что возможно механически перемещать одиночные атомы, при помощи манипулятора соответствующего размера, по крайней мере, такой процесс не противоречил бы известным на сегодняшний день физическим законам.

Этот манипулятор он предложил делать следующим способом. Необходимо построить механизм, создававший бы свою копию, только на порядок меньшую. Созданный меньший механизм должен опять создать свою копию, опять на порядок меньшую и так до тех пор, пока размеры механизма не будут соизмеримы с размерами порядка одного атома. При этом необходимо будет делать изменения в устройстве этого механизма, так как силы гравитации, действующие в макромире, будут оказывать все меньшее влияние, а силы межмолекулярных взаимодействий и Ван-дер-Ваальсовы силы будут все больше влиять на работу механизма. Последний этап — полученный механизм соберёт свою копию из отдельных атомов. Принципиально число таких копий неограниченно, можно будет за короткое время создать произвольное число таких машин. Эти машины смогут таким же способом, поатомной сборкой, собирать макровещи. Это позволит сделать вещи на порядок дешевле — таким роботам (нанороботам) нужно будет дать только необходимое количество молекул и энергию, и написать программу для сборки необходимых предметов. До сих пор никто не смог опровергнуть эту возможность, но и никому пока не удалось создать такие механизмы. Вот как Р. Фейнман описал предполагаемый им манипулятор:

Я думаю о создании системы с электрическим управлением, в которой используются изготовленные обычным способом «обслуживающие роботы» в виде уменьшенных в четыре раза копий «рук» оператора. Такие микромеханизмы смогут легко выполнять операции в уменьшенном масштабе. Я говорю о крошечных роботах, снабженных серводвигателями и маленькими «руками», которые могут закручивать столь же маленькие болты и гайки, сверлить очень маленькие отверстия и т. д. Короче говоря, они смогут выполнять все работы в масштабе 1:4. Для этого, конечно, сначала следует изготовить необходимые механизмы, инструменты и руки-манипуляторы в одну четвертую обычной величины (на самом деле, ясно, что это означает уменьшение всех поверхностей контакта в 16 раз). На последнем этапе эти устройства будут оборудованы серводвигателями (с уменьшенной в 16 раз мощностью) и присоединены к обычной системе электрического управления. После этого можно будет пользоваться уменьшенными в 16 раз руками-манипуляторами! Сфера применения таких микророботов, а также микромашин может быть довольно широкой — от хирургических операций до транспортирования и переработки радиоактивных материалов. Я надеюсь, что принцип предлагаемой программы, а также связанные с ней неожиданные проблемы и блестящие возможности понятны. Более того, можно задуматься о возможности дальнейшего существенного уменьшения масштабов, что, естественно, потребует дальнейших конструкционных изменений и модификаций (кстати, на определённом этапе, возможно, придется отказаться от «рук» привычной формы), но позволит изготовить новые, значительно более совершенные устройства описанного типа. Ничто не мешает продолжить этот процесс и создать сколько угодно крошечных станков, поскольку не имеется ограничений, связанных с размещением станков или их материалоёмкостью. Их объем будет всегда намного меньше объема прототипа. Легко рассчитать, что общий объем 1 млн уменьшенных в 4000 раз станков (а следовательно, и масса используемых для изготовления материалов) будет составлять менее 2 % от объема и массы обычного станка нормальных размеров. Понятно, что это сразу снимает и проблему стоимости материалов. В принципе, можно было бы организовать миллионы одинаковых миниатюрных заводиков, на которых крошечные станки непрерывно сверлили бы отверстия, штамповали детали и т. п. По мере уменьшения размеров мы будем постоянно сталкиваться с очень необычными физическими явлениями. Всё, с чем приходится встречаться в жизни, зависит от масштабных факторов. Кроме того, существует ещё и проблема «слипания» материалов под действием сил межмолекулярного взаимодействия (так называемые силы Ван-дер-Ваальса), которая может приводить к эффектам, необычным для макроскопических масштабов. Например, гайка не будет отделяться от болта после откручивания, а в некоторых случаях будет плотно «приклеиваться» к поверхности и т. д. Существует несколько физических проблем такого типа, о которых следует помнить при проектировании и создании микроскопических механизмов.В ходе теоретического исследования данной возможности, появились гипотетические сценарии конца света, которые предполагают, что нанороботы поглотят всю биомассу Земли, выполняя свою программу саморазмножения (так называемая «серая слизь» или «серая жижа»).

Первые предположения о возможности исследования объектов на атомном уровне можно встретить в книге «Opticks» Исаака Ньютона, вышедшей в 1704 году. В книге Ньютон выражает надежду, что микроскопы будущего когда-нибудь смогут исследовать «тайны корпускул»

Компьютеры и микроэлектроника

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.

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.

Сканирующий зондовый микроскоп — микроскоп 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.
Так же были изобретены :
Новый электронный микроскоп может снимать "танцы" молекул и атомов

Новый электронный микроскоп нового поколения, разработанный и изготовленный группой ученых из Мичиганского университета (Michigan State University), дает в руки ученым возможность производить высокоскоростную видеосъемку процессов, протекающих на наноразмерном уровне.

Недавно гарвардской группе физика Михаила Лукина удалось создать фотонную материю — фактически, подобие вещества, которое состоит не из атомов, а из квантов света. Это фундаментальное открытие, — ранее о возможности фотонной материи говорили только теоретически, — имеет непосредственное практическое применение: на основе взаимодействующих фотонов можно создавать вычислительную логику для квантовых компьютеров. Пока это дело отдаленного будущего, но уже сейчас группа Лукина работает над созданием коммуникационных устройств для систем абсолютно защищенной связи.
 

Недавно гарвардской группе физика Михаила Лукина удалось создать фотонную материю — фактически, подобие вещества, которое состоит не из атомов, а из квантов света. Это фундаментальное открытие, — ранее о возможности фотонной материи говорили только теоретически, — имеет непосредственное практическое применение: на основе взаимодействующих фотонов можно создавать вычислительную логику для квантовых компьютеров. Пока это дело отдаленного будущего, но уже сейчас группа Лукина работает над созданием коммуникационных устройств для систем абсолютно защищенной связи.
Созданы сверхпрочные и сверхупругие нановолокна, способные заменить все существующие композитные материалы, используемые повсеместно — от самолетов до велосипедов. Разработка попала на обложку ведущего периодического издания в области нанотехнологий — журнала Американского химического сообщества ACS Nano.
С помощью 3D-принтеров уже можно напечатать ложку или даже робота, а через несколько лет трехмерная печать сможет воспроизводить, например, печень и другие человеческие органы. Отдел науки «Газеты.Ru» рассказывает об использовании 3D-принтеров в медицине и попытках развития трехмерной печати в России.
Специалисты из шотландского Heriot-Watt University создали оригинальную сканирующую систему, которая позволяет создать объемную модель объекта, находящегося на расстоянии почти 1 км.

НАНО-ТЕХНОЛОГИИ ТАК ЖЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ И В ВОЕННЫХ РАЗРАБОТКАХ

ПОЯВИЛОСЬ МНОГО РАЗНЫХ РАЗРАБОТОК,КАК
«Пленочное покрытие ночного видения»

Новая технология, разработанная учеными, совместила в себе принципы работы традиционных приборов ночного видения и инновациями нанотехнологий. Как известно, обычные приборы ночного видения для своего функционирования требуют довольно больших затрат энергии. Эта энергия необходима для создания высокого потенциала в вакуумном приборе, который называется электрическим фотоумножителем, а так же значительная часть энергии расходуется для поддержания внутри фотоумножителя необходимой глубины вакуума.

В представлении большинства людей прибор ночного видения – это достаточно дорогое, громоздкое и тяжелое оборудование. Конечно же, на самом деле, существуют приборы ночного видения и небольших размеров, но вряд ли их можно отнести к недорогим и легким устройствам. Ученные из Университета Флориды нестандартно подошли к обычным технологиям производства OLED-экранов.
Новая технология, разработанная ученными, совместила в себе принципы работы традиционных приборов ночного видения и инновациями нанотехнологий. Как известно, обычные приборы ночного видения для своего функционирования требуют довольно больших затрат энергии. Эта энергия необходима для создания высокого потенциала в вакуумном приборе, который называется электрическим фотоумножителем, а так же значительная часть энергии расходуется для поддержания внутри фотоумножителя необходимой глубины вакуума.
Новая технология, разработанная ученными, совместила в себе принципы работы традиционных приборов ночного видения и инновациями нанотехнологий. Как известно, обычные приборы ночного видения для своего функционирования требуют довольно больших затрат энергии. Эта энергия необходима для создания высокого потенциала в вакуумном приборе, который называется электрическим фотоумножителем, а так же значительная часть энергии расходуется для поддержания внутри фотоумножителя необходимой

технологии будущего

«Не обычный галстук»

Дизайнеры, в большинстве своём, симпатизируют Apple, и к названиям созданных ими концептов часто добавляют букву «i». Так поступил и дизайнер Томислав Звонарик, назвав свой концепт iTie. Это электронный галстук с iOS на борту. Он может менять свой цвет и рисунок, да ещё позволяет пользователю выходить в социальные сети.Внешне это устройство похоже на традиционный галстук, по сути же является чем-то наподобие ошейника и гибкого тачскрина. Там, где у обычного галстука находится узел, у iTie располагается процессор, кнопки управления и аккумулятор. На экран можно выводить неограниченное количество вариантов узоров и расцветок, и при помощи всего нескольких касаний изменять стиль и цвет галстука. Автор концепта справедливо полагает, что это довольно удобно, поскольку позволяет всегда выглядеть соответствующим образом, если у человека происходит несколько встреч в течение одного дня, да и существенно сэкономить на покупке галстуков.

iTie — не только аксессуар. Его можно использовать в качестве телефона, созваниваться и общаться в скайпе, поскольку специально для этих целей на кончике галстука находится небольшая камера. Заряжаться галстук будет, скорее всего, через UBS.
___________________________________________________

Работа крохотных «роботов-строителей», возводящих структуру, похожа на какой-то затейливый танец. Они ведут строительство