Необычные изобретения. От Вселенной до атома

7. Леонтьев Б.Б. О государственной инновационной системе США // Наука и технологии в промышленности. – 2011. – № 3.

8. Краткий словарь иностранных слов / сост. С.М. Локшина. – М.: Русский язык, 1985. – С. 312.

9. Люстрова З.Н., Скворцов Л.И., Дерягин В.Я. Друзьям русского языка. – М.: Знание, 1982. – С. 82.

10. Соколов Д.Ю. Об изобретательстве понятным языком и на интересных примерах. – М.: Техносфера, 2011. – 152 с.

11. Соколов Д.Ю. Единство и борьба терминологий // Изобретатель и рационализатор. – 2012. – № 3.

12. Жить – не тужить. Изречения Амвросия Оптинского. – М., 2012. – С. 56.

Глава 11

Наномашины и их патентование

В предыдущих главах многие изобретения рассматривались в первую очередь в качестве примеров гипотетического патентования и не всегда на их основе можно было создавать реальные изобретения. Хотя некоторые из них и можно было бы использовать для решения конкретных проблем. Например, зная механизм зарождения циклонов, их можно было бы создавать искусственно, меняя коэффициент отражения водной поверхности в тропических широтах путем распыления специальных составов, но это уже климатическое оружие. Но также, зная этот механизм, можно и бороться с циклонами, как предложил П.Н. Манташьян за счет охлаждения поверхностных вод океана в процессе его волнения [1].

В этой главе будет рассказано о некоторых изобретениях наномира и о том, что очень многие из них можно использовать для создания принципиально новой техники. Материал предыдущих глав я обычно излагаю студентам на первых занятиях, чтобы ввести их в область изобретательства и не отпугнуть от этих работ кажущейся их сложностью. Здесь же рассматривается материал по патентованию изобретений более высокого уровня, но также на интересных и необычных примерах. Подобным материалом обычно заканчиваются занятия по обучению изобретательству и патентованию.

С конца ХХ века многие традиционные направления науки стали относить к нанотехнологиям. Как только размер какого-то элемента, относящегося к традиционному процессу, стал меньше 100 нм, сразу такой процесс начали называть нанотехнологическим. Это можно отнести и к диспергированию материалов, и к микроэлектронике, и к химии, и ко многим другим направлениям. Можно ли все это называть нанотехнологиями – ученые спорят до сих пор.

Существует даже известное высказывание: «Наконец-то для химии придумали красивое название».

Но по поводу наномашин, полностью созданных человеком или в соавторстве с природой, споров никогда не было. Разработка, изготовление и последующее использование наномашин – это область реальной нанотехнологии. В начале 1980-х годов американский ученый Эрик Дрекслер опубликовал книгу «Машины создания: грядущая эра нанотехнологии». Первая публикация датируется 1981 годом. От этой публикации можно отсчитывать начало эпохи наномашин. Он ввел понятие ассемблер – устройство, способное к самовоспроизводству и предназначенное для конструирования наномашин из отдельных атомов и молекул.

Вначале остановимся на изобретениях, созданных природой, использование которых в наномашинах пока еще не перешло в практическую плоскость.

Известен так называемый ферментный мотор [2]. В нем по фибрилле 1 (рис. 11.1) длиной до 8 мкм, например молекуле белка тубулина, может перемещаться фермент 2, используя активные окончания (группы) 3, расположенные на белковых удлинениях 4. Причем эти движения похожи на шаги человека. Уже предпринимались попытки визуализации этих шагов с помощью сверхвысокоскоростного сканирования зондовым микроскопом. Скорость такого перемещения может достигать 100 мкм/сек. При этом энергия для перемещения может создаваться колебаниями различной природы, например инициируемыми гидролизом аденазинтрифосфорной кислоты (АТФ). А направление перемещения может определяться градиентами температуры, электрохимического потенциала, концентрации частиц, например броуновских, и т. д. По белкам актин и миозин, достигающим несколько микрон в длину, подобным образом внутрь клеток могут двигаться, например, хромосомы.

Рис. 11.1. Ферментный мотор