Click „Block Editor” to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

create your own block from scratch

Нанотехнологии – это новое направление науки и технологии, активно развивающееся в последние десятилетия. Нанотехнологии включают создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, то есть ее упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нанометров.

Каковы перспективы применения нанотехнологий?

Использование возможностей нанотехнологий может уже в недалекой перспективе принести значительный экономический эффект в базовых отраслях экономики:

Оксид церия обладает способностью катализировать реакции горения, отдавая атомы кислорода из своей структуры решетки. Эта каталитическая активность зависит, среди прочего, от площади поверхности, поэтому использование наночастиц может дать явные преимущества по сравнению с объемным материалом или более крупными частицами.

Добавление наночастиц оксида церия в топливо может помочь разложению несгоревших углеводородов и сажи, уменьшая количество этих загрязняющих веществ, выбрасываемых в выхлопные газы, и уменьшая количество используемого топлива. Также было доказано, что оксид церия снижает давление в камере сгорания, что уменьшает образование оксидов азота и делает реакции сгорания более эффективными.

Наночастицы оксида церия также можно использовать в качестве кратковременной обработки для сажевых фильтров в дизельных двигателях. Наночастицы помогают убрать сажу, которая засоряет фильтры, что может значительно улучшить производительность фильтров и чистоту выхлопных газов.

Расширение возможностей радиолокационных систем за счет применения фазированных антенных решеток с малошумящими СВЧ-транзисторами на основе наноструктур и волоконно-оптических линий связи с повышенной пропускной способностью с использованием фотоприемников и инжекционных лазеров на структурах с квантовыми точками.

Одной из ключевых областей использования нанотехнологий в энергетике будет являться создание батарей нового поколения.

Нанотехнологии обеспечивают ускорение разработки новых лекарств, создание высокоэффективных нанопрепаративных форм и способов доставки лекарственных средств к очагу заболевания. Широкая перспектива открывается и в области медицинской техники (разработка средств диагностики, проведение нетравматических операций, создание искусственных органов).

Наиболее перспективное направление будущих исследований в наномедицине – создание нанороботов, которые станут играть роль своеобразных нанодокторов. Двигаясь по всему организму внутри мельчайших сосудов и внутри клеток, они будут устранять различные неисправности и производить чистку сосудов.

Использование фильтров и мембран на основе наноматериалов для очистки воды и воздуха, опреснения морской воды, а также использование различных сенсоров для быстрого биохимического определения химического и биологического воздействий, синтез новых экологически чистых материалов, биосовместимых и биодеградируемых полимеров, создание новых методов утилизации и переработки отходов. Кроме того, существенное значение имеет перспектива применения нанопрепаративных форм на основе бактериородопсина. Исследования, проведенные с натуральными образцами почв, пораженных радиационно и химически (в том числе и чернобыльскими), показали возможность восстановления их с помощью разработанных препаратов до естественного состояния микрофлоры и плодоносности за 2,5-3 месяца при радиационных поражениях и за 5-6 месяцев при химических.

Нанотехнологии уже используются при производстве жестких дисков персональных компьютеров, каталитических конвертеров — элементов двигателей внутреннего сгорания, теннисных мячей с длительным сроком службы, а также высокопрочных и одновременно легких теннисных ракеток, инструментов для резки металлов, антистатических покрытий для чувствительной электронной аппаратуры, специальных покрытий для окон, обеспечивающих их самоочистку.

Наночастицы в сравнении

Нанотехнология — это междисциплинарная 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.

Художественное изображение наночастицы BIND-014.

В автомобилестроении

В здравоохранении

В энергетике

В сельском хозяйстве

В информатике

В экологии

В двигателестроении

В двигателестроении

В двигателестроении

В двигателестроении

В двигателестроении

В электронике

В двигателестроении

Сюжет о новом виде удобрений с использованием нанотехнологий

Наноробот, борющийся с инфекциями

Наночастицы оксида церия

За счет применения наноматериалов, более точной обработки и восстановления поверхностей можно добиться значительного (до 1,5-4 раз) увеличения ресурса работы автотранспорта, а также снижения втрое эксплуатационных затрат, улучшения совокупности технических показателей (снижение шума, вредных выбросов), что позволяет успешнее конкурировать как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

Наносенсоры будут на расстоянии контролировать параметры роста растений (уровни питательных веществ, влажность, вредители, фитопатогенные организмы). Нанотехнологии смогут модифицировать продукты питания, которые до сих пор считались «вредными для здоровья» (путем замены или блокирования некоторых жиров или сахаров, обогащения их витаминами и волокнами и т. д.), превращая их в здоровую пищу или средства снижения веса. Обогащенная пища с лекарственными нанокапсулами будет способствовать повышению нутрицевтических свойств конкретного пищевого продукта, который может быть продан для терапевтического использования.

При использовании нанотехнологий генная технология будет применяться в молекулярной инженерии, позволяющей формировать ДНК семян с целью получения различных свойств у растений (цвет, вегетационный период, степень засухоустойчивости, морозостойкости и зимостойкости, устойчивости к болезням и вредителям и т. д.) и позволяющих разрабатывать высокоэффективные удобрения и пестициды.

Cовершенствование тепловизионных обзорно-прицельных систем на основе использования матричных фотоприемных устройств, изготовленных на базе нанотехнологий и отличающихся высоким температурным разрешением.

Успехи в развитии наномедицины обещают открыть новые перспективы в ранней диагностике и лечении различных заболеваний. С другой стороны, применение нанотехнологий в медицине может расширить спектр наших представлений о риске использования наноматериалов, который не следует недооценивать.

Основные исследования в данной сфере сегодня сконцентрированы на решении задач повышения плотности энергетического потока, снижения продолжительности цикла зарядки батарей, уменьшения их габаритов и веса, а также повышения безопасности и стабильности работы.

Стратегической задачей является разработка батарей высокой емкости, которые позволят обеспечить пробег электромобилей на длительные дистанции, а также смогут гарантировать более экономичные режимы работы возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи и ветроэнергетические установки путем аккумулирования избытков энергии.

Не менее перспективным направлением применения нанотехнологий в энергетике является создание суперконденсаторов, обладающих высокой электрической емкостью.

США и Корея создали суперконденсатор на основе бумаги

Очистка воды с помощью нанотехнологий

По словам ученых, квантовые компьютеры будут в миллионы раз мощнее нынешних. Уже сейчас описаны самые разнообразные алгоритмы работы квантового компьютера, и даже разрабатываются специальные языки программирования. По прогнозу исследователей Cisco Systems, полноценный рабочий квантовый компьютер появится к середине следующего десятилетия.

Многократное повышение производительности систем передачи, обработки и хранения информации, а также создание новых архитектур высокопроизводительных устройств с приближением возможностей вычислительных систем к свойствам объектов живой природы с элементами интеллекта
На данный момент активно ведутся разработки молекулярных, оптических и квантовых устройств, а также ДНК-компьютеров. Сложность разработки таких систем заключается в необходимости перестроения всех основных узлов: центрального процессора, элементов памяти, устройств ввода/вывода.

С наступлением нового тысячелетия началась эра нанотехнологии. Стремительное развитие компьютерной техники, с одной стороны, будет стимулировать исследования в области нанотехнологий, с другой стороны, облегчит конструирование наномашин. Таким образом, нанотехнология будет быстро развиваться в течение последующих десятилетий.
Перспективы нанотехнологической отрасли поистине грандиозны. Нанотехнологии кардинальным образом изменят все сферы жизни человека. На их основе могут быть созданы товары и продукты, применение которых позволит революционизировать целые отрасли экономики.

Джош Волфе, редактор аналитического отчета Forbes/Wolfe Nanotech Report, пишет:

"Мир будет просто построен заново. Нанотехнология потрясет все на планете".