Проект академии технологий НПО АТ

eng     deu     esp      it      fr

Россия — в перспективе научных идей следующего десятилетия. Что станет обязательным и актуальным? Полет человека в дальний космос и его освоение и воскрешение человека, - многовековые мечты человечества, которые станут целью стратегически крупных направлений научно-практических разработок так же официально, как сейчас поиск внеземного разума для оборонно-космической отрасли.

НПО АТ - научный проект. Мы занимаемся поиском путей воскрешения человека и открытия полета в дальний космос. Поиском и сбором данных, которые помогут человечеству идти вперед в этих направлениях. Поиском совершенно неисследованных, но перспективных для ученых мест и областей науки, которые могут дать перспективные открытия в этих направлениях. Созданием архивов данных для тех, кто хотела бы делать технические и технологические открытия и изобретения. Экономикой и организацией сложных технических лабораторий, которые делают уникальные технологические разработки в области работы в области поиска пути воскрешения человека и открытия перелета в дальний космос.

Уважаемые господа, сайт находится в разработке, приносим свои извинения за технические неполадки.

Приставка нано- это одна миллиардная чего-либо или 10⁻⁹ . Принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году. Название происходит от др.-греч. νᾶνος, nanos — гном, карлик

Нанотехнологии имеют дело с разнообразными структурами вещества, характерный размер которого хотя бы по одному измерению был порядка миллиардных долей метра. Чаще всего используется для измерения электрической емкости (нанофарад), времени (наносекунда) или расстояния (нанометр).

Приставки к числам, обозначающие микроразмеры: деци- (10⁻¹) · санти- (10⁻²) · милли- (10⁻³) · микро- (10⁻⁶) · нано- (10⁻⁹) · пико- (10⁻¹²) · фемто- (10⁻¹⁵) · атто- (10⁻¹⁸) · зепто- (10⁻²¹) · иокто- (10⁻²⁴) . (Крупные размеры: дека- (10¹) · гекто- (10²) · кило- (10³) · мега- (10⁶) · гига- (10⁹) · тера- (10¹²) · пета- (10¹⁵) · экса- (10¹⁸) · зетта- (10²¹) · иотта- (10²⁴) )

Если размеры трехмерной наноструктуры имеют порядок нанометра только в одном измерении, такая структура называется квантовым колодцем.

У образцов с нанометровыми размерами по двум измерениям электронная структура отличается. Их называют нанопроволокой. Но трем измерениям имеют наноразмеры квантовые точки. Возможно, с развитием изучения тахиона, появится и новое четвертое измерение наночастиц, связанное со временем.

Самый древний пример воздействия человека в области наноструктурирования можно привести в области закалки металлов. Секреты закалки дамасских клинков почти полностью утеряны. Но согласно сохранившимся в наши дни легендам их ковали, нанося тонкие слои металла с быстрым охлаждением каждого (вероятно, применяя еще и какие-то химические компоненты). Неповоторимые дамасские клинки согласно легендам не только были очень прочными и не ломались в бою. Но воин мог согнуть меч так, чтобы использовать его вместо пояса. Так можно было пронести оружие туда, где обычное приходится снимать. А после того, как меч снимали, оружие легко принимало обычную форму и им можно начинать бой.

Использование наночастиц металлов у стеклодувов известно с древнего Рима. И это самая распространенная область применения наночастиц в промышленности многих стран. До сих пор открываются новые рецепты хрусталя, стекла с примесями свинца, хотя кто-то считает, что для красивых эффектов его просто нужно добавлять больше.

Роберт Бойль, ирландский химик, в 1661 году описал потенциальную важность маленьких частичек-кластеров. В своем труде «Химик-скептик» он критикует Аристотеля, теории которого о материи были тогда распространены. Аристотель считал, что материя состоит из земли, огня, воздуха, воды. Бойль уже предполагает, что маленькие частички вещества соединяются между собой разными способами и образуют то, что он назвал корпускулами. Позднее он описывал на основании уравнения Клайперона идеальные газы и вывел уравнение: при постоянной температуре и массе газа его давление постоянно:

pV = const

p — давление газа, V - объём газа. Закон позднее стали называть законом Бойля-Мариотта, последний переоткрыл его в 1676 году.

Корпускулами Бойль считал маленькие частицы, крошечные массы, кластеры, которым тяжело разложиться на составные частицы.

Ван-дер-ваальсовы силы — силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией 10 — 20 кДж/моль. Этим термином первоначально обозначались все такие силы, в современной науке он обычно применяется к силам, возникающим при поляризации молекул и образовании диполей. Открыты Я. Д. ван дер Ваальсом в 1869 году. Ван-дер-Ваальсовы силы межатомного взаимодействия инертных газов обусловливают возможность существования агрегатных состояний инертных газов (газ, жидкость и твёрдые тела). К ван-дер-ваальсовым силам относятся взаимодействия между диполями (постоянными и индуцированными). Название связано с тем фактом, что эти силы являются причиной поправки на внутреннее давление в уравнении состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Эти взаимодействия в основном определяют силы, ответственные за формирование пространственной структуры биологических макромолекул. Ван-дер-ваальсовы силы также возникают между частицей (макроскопической частицей или наночастицей) и молекулой и между двумя частицами[1][2][3].

Наночастицы галогенида серебра на фотопленке (например, бромида серебра на желатине) под действием света разлагаются и образуют наночастицы чистого серебра, которые в итоге составляют изображение.

В конце 18 века английские ученые Уэджвуд и Дэви получили изображения, используя нитрат и хлорид серебра, но они оказались недолговечными. В этой области работали Дагер (дагеротип — старинное название фотографии), Ньепс, Толбот, Арчер, Кеннет.

Джеймс Клерк Максвелл, создавший теорию электромагнитного поля, получил в 1861 оду первую цветную фотографию, хотя в быту у каждого она появились почти на сто лет позже.

Около 1883 года американский изобретатель Джордж Истмен, основавший впоследствии корпорацию Кодак, сделал пленку из длинной бумажной полоски, покрытой галогенидом серебра. Потом он усовершенствовал пленку, сделал ее гибкой. А рулонная пленка дала возможность сделать фотографию продуктом массового производства. Кодак до сих пор специализируется на наиболее ярком и красочном изображении.

В 1857 году Майкл Фарадей опубликовал статью в « Философских трудах королевского общества», в ней он пытался объяснить, как металлические включения в стекло влияют на его цвет. Но первое объяснение явлению точнее спустя пятьдесят лет дал в 1908 году Густав Ми в Лейпцигском журнале «Анналы физики».

В 1965 году за создание теории квантовой электродинамики Нобелевскую премию получил Ричард Фейнман, США.

В 1960 на собрании американского квантово-физического общества он прочитал пророческую лекцию под названием «Там внизу еще очень много места», где фантазировал на тему потенциальных возможностей наноматериалов. Он представил гравирование линий шириной в несколько атомов посредством электронного пучка. Позже таким способом стали получать электронно-лучевую литографию, которая сейчас используется для создани кремниевых чипов.

Фейнман предлагал манипулирование отдельными атомами для создания новых малых структур с очень разными свойствами. Эта идея была потом раелизована, создан сканирующий туннельный микроскоп. Еще в 1960 году Фейнман создание нанометрических цепей нанометровых масштабов и использование их в компьютерах. Он понимал, что в биологических структурах тоже существуют наноструктуры. Но его лекция была принятя учеными позже, когда технологии позволили сделать приборы, о которых он рассказывал.

Три фундаментальных исследования – “Кибернетика” Н. Винера (1948), теория информации К. Шеннона и У. Уивера (1949) и теория игр Дж. фон Неймана и О. Моргенштерна (1944) – появились почти одновременно. Они дополнили более ранние концепции – тектологию А. Богданова, “организмическую теорию” А.Уайтхеда, а также первую формулировку основных положений общей теории систем, впервые высказанной Берталанфи еще в конце 30-х годов, и все вместе являются основоположниками кибернетики.

Винер был убежден, что “высшее назначение математики как раз и состоит в том, чтобы находить скрытый порядок в хаосе, который нас окружает”⁵, он пришел к формулировке концепции вероятностной Вселенной, где математические абстракции помогают обобщить и упорядочить материал из различных областей знания, обосновать положения и выводы новой теории, охватывающей процессы обмена информацией и управления в разнородных динамических системах. Под ними он подразумевал технические устройства, живые организмы и человеческие сообщества. В качестве отправных моментов для построения своей модели мироздания Винер избрал основные положения ньютоновской классической механики. Подчеркивая случайный характер возникновения самоорганизующихсм “островков с уменьшающейся энтропией”, основоположник кибернетики считает: они являются незамкнутыми системами, взаимодействующими с внешней средой и сохраняющими свою относительную устойчивость, находясь “большую часть своего существования в состояниях, которые не являются состояниями полного равновесия, но подобны равновесным… Именно такие квазиравновесные – не истинно равновесные – состояния связаны с жизнью и мышлением и со всеми другими органическими процессами”¹⁴. Наши компьютеры позднее появились, как и большинство современной техники, как следствие его научных идей, воплощенных в технологии.

А Ральф Ландор, который работал в 1958 году на IBM, еще тогда предполагал, что важную роль в наномасштабной электронике будут играть квантовые эффекты.

В мире и в 50-х и в 60-х годах проводились опыты на мелких металлических частицах, хотя нанотехнологией подобные эксперименты стали называться позже. Ухлир сообщил о первом наблюдении пористого кремния в 1956 году, но интерес к нему тоже появился почти спустя 30 лет, после того, как в 1990 году в нем обнаружили флюоресценцию при комнатной температуре. Тогда же создавались наночастицы щелочных металлов посредством испарения натрия и калия с последующим осаждением на более холодной подложке.

В 60-х годах были получены и ферромагнитные жидкости, состоящие из наночастиц ферромагнетика. Они были созданы промывом в шаровой мельнице жидкости в присутствии поверхностно-активного вещества. Это направление, естественно и существует сейчас, и в будущем обещает развиваться. Например, диоксид титана TiO2 недавно стали использовать для покрытия стекла там, где нужно добиться наибольшего сцепления с поверхностью. Так на окнах снаружи вода на стеклах не будет собираться в капли, а растечется по стеклу. А, значит, не оставит следов при высыхании, а стекло снаружи будет чище. Подобные составы ученые НПО АТ предлагают использовать в разработках в невесомости там, где нужно собирать воду для технических целей.

Еще в 60-е годы активно развивалось направление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) электронов проводимости в металлических частицах наноразмеров, которые тогда назвали коллоидами. Частицы создавались посредством теплового разложения и облучения твердых тел с положительными ионами металлов и отрицательными молекулярными ионами, например, азидами натрия и калия.

В 70-х годах при масс-спектроскопии в натриевых пучках были обнаружены магнитные числа. Так назвали особенности структуры металлических наночастиц.

Херман с соавторами в 1978 году измерил ионизационный потенциал кластеров натрия и пронаблюдал его зависимость от размера кластера. На основе данных были созданы модели желе для кластеров. В 70-х годах группы Bell Laboratories и IBM создали новые двумерные квантовые ямы посредством выращивания тонких эпитаксиальных пленок. Так они сформировали одноатомные слои полупроводника, став началом промышленного производства получения нуль-мерных квантовых точек, которые в настоящее время стали коммерческой технологией.

И в химии, и в биологии огромный интерес у ученых вызывают процессы самосборки атомов, молекул. Например, в биологии расшифровка ДНК базируется на том, что эндонуклеазы рестрикции, рестриктазы (от лат. restrictio — ограничение) — группа ферментов, относящихся к классу гидролаз, катализирующих реакцию гидролиза нуклеиновых кислот. В отличие от экзонуклеаз, рестриктазы расщепляют нуклеиновые кислоты не с конца молекулы, а в середине. При этом каждая рестриктаза узнаёт определённый участок ДНК длиной от четырёх пар нуклеотидов и расщепляет нуклеотидную цепь внутри участка узнавания или вне его. Защита бактериального генома от собственной рестриктазы осуществляется с помощью метилирования нуклеотидных остатков аденина и цитозина (маскированием)[1].

Вся современная химия базируется на том, что одно вещество может среагировать с другим, может быть с помощью катализатора. Но только в 80-х годах появилась сложная электронная техника, которая позволяла высокоэнергетическим сфокусированным лучом создавать горячую плазму при испарении металла. В дополнении к процессу поток гелия охлаждает пар, конденсируя атомы металлов в кластеры разных размеров. В 1985 году этот метод был использован для получения фуллерена С60.

1982 — два советских ученых, Екимов и Омущенко, сообщили о явлении квантовой локализации. В этом же десятилетии Г. Д. Биннинг и Х. Роэр создали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) и атомно-силовой микроскоп (АСМ). Эти приборы и сейчас являются основными в области исследований. Такими были первые наблюдения квантовой проводимости. Почти в то же время Т.А. Фултон и Г. Дж. Долан в Bell Laboratories создали первый одноэлектронный транзистор и наблюдали Кулоновскую блокаду. Этот период дал развитие технологиям малых структур. Электронно-лучевая литография дала возможность формировать 10-нанометровые структуры, многослойные материалы с чередующимися магнитными и немагнитными слоями. Они показали необычные свойства магнетосопротивления. Эти материалы со слоями нанометровой толщины имеют важное значение в создании новых запоминающих устройств на магнитной основе.

Первый трехмерный периодический фотонный кристалл с совершенной щелью был изготовлен Яблоновичем в 1991 году.