Знание-сила, 2008 № 08 (974)

Здесь я хочу процитировать Фейнмана о постепенном уменьшении размеров объектов. Великий ученый говорил: «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 определенном 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 крошечные станки, поскольку не имеется ограничений, связанных с размещением станков или их материалоемкостью. В принципе можно было бы организовать миллионы одинаковых миниатюрных заводиков, на которых крошечные станки непрерывно сверлили бы отверстия, штамповали детали и т.п.».

Однако есть некоторые трудности — вместе с уменьшением размера меняются «правила жизни» этих роботов, так как меняются законы физики, описывающие их жизнь. А значит, меняются и правила жизни всего, что хочет проникнуть в наномир. Учитывая все вышесказанное, можно заключить, что исследованиями в области нанотехнологии могут заниматься только наноученые, оснащенные современными наноприборами. Насчет наноученых я, конечно, преувеличил (или приуменьшил?), однако создание приборов, пригодных для изучения нанообъектов, было одной из важнейших задач двадцатого века. Появились электронная и зондовая микроскопии, получили развитие рентгеновские методы исследования. Ученые смогли почти воочию увидеть атомарную структуру вещества и те причудливые формы, какие оно может принимать на микро- и наноуровне.

Однако главная интрига нанонауки заключается, по-моему, не в простом созерцании объектов исследования, и даже не в измерении их свойств, а в том, что нано стало еще одним независимым подтверждением квантовой физики, одной из самых темных наук двадцатого века.

Эти микроскопические образования, называемые Тетраподами, получены окислением цинка

Все новое — хорошо забытое старое?

За годы обучения в МГУ я познакомился с большим количеством ученых, в основном с химического факультета, где выполнял свою исследовательскую работу. Многие из них считают, что ажиотаж вокруг нано скоро угаснет, так же, как, например, угас бум по поводу высокотемпературной сверхпроводимости. Я не согласен с таким мнением. Мне кажется, так думают люди, которые не слишком хорошо разбираются в физике и для которых нано ассоциируется только с большими деньгами, брошенными правительством на подъем российской наноиндустрии. К сожалению, от химиков, связанных с нано, зачастую требуется только синтез нанообъектов с заданными характеристиками. Такой синтез в основном базируется на методах коллоидной химии, поэтому у многих возникает впечатление, что нано — это новый раскрученный облик давно известной науки.

Похожие на розы структуры гидроксида магния получены многократным свертыванием тончайших слоев

Мне повезло. Первый разговор о будущем нанотехнологии у меня был не с химиком, а с физиком-теоретиком. Речь шла об углеродных нанотрубках. Хотя я впервые услышал об этом, меня поразило то, с каким увлечением этот человек говорил о них. Больше всего мне запомнилась фраза, относящаяся к проявлениям квантовой теории поля: «Это поразительно, что такая сложная теория действительно работает!» Я думаю, что слова «она работает!» можно назвать девизом нанонауки, если под словом «она» подразумевать всю сложную, неочевидную, «нереальную» физику, которая появилась в двадцатом веке.