Поняття про нанотехнології та наноматеріали

В сучасній літературі існують різні підходи щодо визначення сутності нанотехнології, проблем та перспектив її застосування в умовах розвитку інноваційного суспільства. Нанотехнологію можна розглядати у якості терміна, який відображає різні дисципліни, кожна із яких має свій власний метод дослідження. Можна сказати, що нанотехнологія – це один із наукових напрямів, що досліджує властивості речовини на макрорівні та можливості конструювання різного роду устроїв, розміри яких вимірюються міліардними долями метру, тобто, по суті справи, молекул, використовуючи унікальні та достатньо сильні електричні, фізичні і хімічні властивості матеріалів, що проявляються у даному діапазоні.

Термін нанотехнологія увів один японський інженер у 1974р., а у масовий лексикон воно увійшло в 1986р. завдяки Е.Дрекслеру, який назвав ключовий атрибутом нанотехнології її саморозвиток – як технології відтворення на рівні молекулярних та атомних асамблей майже всього того, що створила природа за своїми законами. Нанотехнолгія, на його думку, дозволяє зробити те, що ми тільки можемо замислити, у тому числі і нові, невідомі природі молекулярні (атомні) ансамблі. Саме ця нова організація реальності, у свою чергу, відкриває нам світ нових технологій, про які ми навіть не запідозрюємо. Сучасний технологічний прорив визначається можливостями подібного реструктурування матерії, яке здатне перетворити світ.

Неологізм нанотехнологія може вживатися як у вузькому, так і в широкому сенсах. У вузькому змісті він означає будь-яку технологію, яка оперує з атомами, атомними і молекулярними структурами. У гранично широкому сенсі, цей неологізм означає або суму усіх можливих нанотехнологій, або особливу трансдисциплінарну галузь нанодосліджень, яка виникла зовсім недавно на базі видатних досліджень фундаментальної фізики, біології, хімії, біології, гномики.

Наномасштаб практично неможливо відобразити. Це – менше, ніж звичайний вірус, але більше ніж більшість атомів і простих молекул. За допомогою нанотехнологій їх користувачі конструюють молекулярні та надмолекулярні структури, які володіють заздалегідь заданими властивостями і здатні виконувати ті або інші функції, корисні людям.

Пануючі нині технології – це, в основному, технології переробки вже готових речовин, рослин, тварин, які створила сама природа. Сума нанотехнологій дозволяє виробляти будь-які речовини, енергію, інформацію безпосередньо із атомів та молекул. Саме тому перехід до суми нанотехнологій спричинює не лише глобальні економічні, соціальні, екзистенціальні наслідки, але і гігантське розширення меж людського існування. З ресурсів наносвіту людина творчо конструює такі само відтворювальні штучні молекулярні машини, яких не існує в природі

Наноматеріали – матеріали, створені з використанням наночастинок і/або за допомогою нанотехнологій, які володіють якими – небудь унікальними властивостями, зумовленими присутністю цих частинок в матеріалі. До наноматеріалів відносять об’єкти, один із характерних розмірів яких лежить в інтервалі від 1 до 100 нм. Способи одержання наноматеріалів можна розділити на дві групи: зборка із атомів та диспергірування макроскопічних матеріалів.

Виділяють наступні типи наноматеріалів: напористі структури; наночастинки; нанотрубки та нановолокна; нанодисперсії (колоїди); нанокристали і нанокластери.

Властивості наноматеріалів, як правило, відрізняються від аналогічних матеріалів в масивному стані. Наприклад, у наноматеріалів можна спостерігати зміни магнітних, тепло – та електропровідних властивостей. Для особливо дрібних матеріалів можна помітити зміну температури плавки в сторону її зменшення.

Для наноматеріалів актуальна проблема їх зберігання та транспортування. Володіючи розвинутою поверхнею, матеріали дуже активно і охоче взаємодіють з навколишнім середовищем, насамперед це стосується металевих наноматеріалів.

Застосування наноматеріалів пока не дуже широко розвинуте, оскільки що містять структурні елементи, геометричні розміри яких хоча б в одному вимірі не перевищують 100 нм, і володіють якісно новими властивостями, функціональними та експлуатаційними характеристиками.

До арсеналу наноінструментів, за допомогою яких людина вже сьогодні вторгається у фундаментальні першооснови природного та біо – соціального життя, входять скануючі тунельні мікроскопи та атомносилові мікроскопи. Найближчим часом мають з’явитися самовідтворювані, асамблери та інші молекулярні машини, які здатні самостійно не лише маніпулювати окремими атомами, але і шляхом перестановок атомів: самовідтворюватися; створювати із наявного матеріалу (тобто із атомів) будь – які корисні для людини матеріали, речовини, машини, одяг, їжу; мандруючи по людському тілу і проникаючи усередину клітин, вони можуть відновлювати пошкоджені внутрішньоклітинні об’єкти, покращувати генні структури і тим самим підтримувати тривале існування будь – якого живого організму. Схематично використання названих наномашин може відкрити для людства певні потенційні можливості. У найближчі 25 років очікується поява перших нанороботів, здатних конструювати із готових атомів будь який молекулярний устрій, який виконує функції хімічних матеріалів, нанокомпьютерів, рослинних і тваринних організмів.