нанотехнологии

Американские физики разработали конструкцию наномоторов. Сверхминиатюрные вращающиеся механизмы используют туннельный эффект - квантовомеханическое явление, которое, предположительно, ответственно и за работу природных наномоторов у бактерий и одноклеточных животных. Экспериментальное подтверждение выводов, опубликованных в журнале Physical Review Letters, пока не получено, но ученые утверждают, что, как минимум, их статья описывает работу природных наномашин.

Туннельный эффект, который лежит в основе работы предложенного механизма, является одним из характерных для квантовых масштабов явлений. Когда в классической механике движущаяся частица попадает в некоторое препятствующее ее движению силовое поле (например катящийся по изогнутому желобу шарик встречает подьем), то она, при недостаточной энергии, останавливается и начинает движение в обратном направлении. Это поведение привычно, но лишь в повседневных масштабах - натолкнувшийся на электромагнитное поле (создаваемое, например, молекулой белка) электрон уже имеет некоторые шансы проскочить даже через то поле, которое было бы непроницаемым для классической частицы.

Важнейшей особенностью углеродных нанотрубок (УНТ), определяющей возможность их эффективного использования в качестве основы холодных полевых эмиссионных катодов, является их способность усиливать электрическое поле. Это свойство обусловлено чрезвычайно высоким аспектным отношением (отношением длины к диаметру), присущим УНТ.

Поскольку ток полевой эмиссии характеризуется экспоненциальной зависимостью от напряженности электрического поля на поверхности катода, то катоды на основе УНТ являются источниками достаточно высоких токов при относительно небольших величинах приложенного напряжения. Однако естественное стремление повысить плотность тока подобного эмиттера за счет увеличения поверхностной плотности нанотрубок наталкивается на ограничение, обусловленное явлением электростатического экранирования УНТ.

Шведские ученые из Чалмерсского технологического университета обнаружили, что сложные упорядоченные наноструктуры могут образовываться под действием отдельных лазерных импульсов. Д-р Динко Чакаров (Dinko Chakarov) и его коллеги разработали метод, позволяющий управлять процессом объединения отдельных наночастиц в сложные структуры. Ученые облучали лазерным излучением наночастицы золота и серебра, размещенные на мембране нанометровой толщины, вызывая в них локализованный плазмонный резонанс, что приводило к формированию горячих и холодных зон, расположенных с определенной периодичностью на поверхности мембраны.

В середине двадцатого века физика была популярной и даже модной наукой. Учеными ковались ядерные щиты двух противостоящих держав, физические факультеты университетов во всем мире отмечали увеличение числа студентов в разы. С распадом Советского Союза отечественная наука взяла в высокотехнологической гонке тайм-аут, а конкуренты, уже давно опережавшие нас, ушли в развитии технологий еще дальше.

Время шло и ставило новые задачи. Бурный экономический рост мирных девяностых, вызванный компьютеризацией и развитием высоких технологий, формирует новые стандарты качества жизни. Полноценное и безопасное существование теперь представимо лишь тогда, когда развита экология, медицина и здравоохранение, а в твоем распоряжении всегда есть интернет, мобильная связь, комфортные экономичные автомобили и прочие блага современности. «Наука для человека» - такой девиз вполне подходит этому времени. С этим лозунгом человечество встречает новый этап развития науки и технологий, название которому «эпоха нанотехнологий».