Главная    Интернет-библиотека    Маркетинг    Маркетинговый инструментарий    Нано-технологии в создании нового продукта

Нано-технологии в создании нового продукта

Нано-технологии в создании нового продукта

Опубликовано в журнале "Маркетинг в России и за рубежом" №5 год - 2006

Езепова Е.В.



студентка Белорусского государственного экономического университета

За последние несколько лет в мировое сознание быстро вошло короткое слово с большим потенциалом – «нано». Оно будит в воображении догадки о сильнейших сдвигах во всех аспектах науки и техники, имеет последствия для экономики, международных отношений и повседневной жизни. Многие видят в нанотехнологиях панацею от всех бед, многие – новый этап химических и биологических войн, а нередко и создание нового биологического типа, который заменит человечество.

Так что же такое нанотехнология? Нанотехнология – это область прикладной науки, занимающаяся производством материалов и изделий сверхмалых размеров и изучающая свойства различных веществ на атомарном и молекулярном уровнях. Приставка «нано» в термине «нанотехнология» произошла от слова «нанометр», то бишь миллимикрон – единица измерения длины, равная одной миллиардной метра или 10–9 (для сравнения: толщина человеческого волоса в среднем равна 50 000 нм).

Это то, что касается определений, теперь то, что касается перспектив. Начнем с промышленности. В ближайшем будущем произойдет постепенная замена традиционных методов производства на более прогрессивный вид сборки молекулярными роботами предметов потребления непосредственно из атомов и молекул, вплоть до персональных синтезаторов и копирующих устройств, позволяющих изготовить любой предмет. Появится возможность создания твердых тел и поверхностей с измененной молекулярной структурой, что на практике даст сверхпрочные металлы, ткани и пластмассы. Здесь уже можно на полном серьезе вспомнить о самовосстанавливающихся материалах, разговоры о которых до сегодняшнего момента велись лишь в фантастических романах. Такой материал больше не будет нуждаться в ремонте, умные нанороботы, живущие в нем, сами распознают «поломку» и тут же приступят к исправлению дефекта. Кстати, некое подобие данных свойств уже реализовано в виде глазастой куклы — Baby Bright Eyes, которая была представлена в середине февраля 2003 года на международной ярмарке игрушек в Нью-Йорке (American International Toy Fair) компанией Playmates Toys. Глазами данной особы управляют наномускулы. По словам очевидцев, кукла Baby Bright Eyes («Ясные глаза») очень реалистично этими своими глазами двигает: открывает, закрывает, провожает взглядом и так далее. К примеру, когда ребенок подносит бутылку ко рту куклы, большие-пребольшие выразительные глаза останавливаются на поданном предмете. Бэби издает булькающие звуки, делая вид, что пьет. Playmates Toys воспользовались тем, что сплав никеля и титана обладает так называемой «памятью формы», «эффектом памяти», или же «эффектом памяти формы»,  — это физическое явление, при котором пластически деформированный металл восстанавливает свою первоначальную форму. Работает это так: для начала деталь из сплава деформируют, то есть меняют ее форму, но хитрость в том, что первоначальную-то она помнит! К ней деталь и возвращается под воздействием несильного электрического сигнала. В обесточенном состоянии деформируется обратно. Вот и получается движение туда-сюда. Причем хватка у наномускулов неслабая: один грамм способен взять вес в 140 граммов. Увеличение «мускула» в размере с 50 мм до 150 мм по расчетам приведет к увеличению грузоподъемности в 9 раз [6].

Далее затронем по причине схожести процессов (имеется в виду сборка в промышленности из атомов и молекул) сельское хозяйство, в котором также произойдет замена «естественных машин» для производства пищи (растений и животных) их искусственными аналогами – комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем. Например, из цепочки «почва – углекислый газ – фотосинтез – трава – корова – молоко» будут удалены все лишние звенья. Останется «почва – углекислый газ – молоко (творог, масло, мясо — все что угодно)». Стоит ли говорить о том, что подобное «сельское хозяйство» не будет зависеть от погодных условий и не будет нуждаться в тяжелом физическом труде. А производительности его хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и навсегда. По разным оценкам, первые такие комплексы будут созданы во второй – четвертой четвертях XXI века.

Теперь поговорим о кибернетике. Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к объемным микросхемам, а размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится быстродействующая долговременная память на белковых молекулах, емкость которой будет измеряться терабайтами. Станет возможным «переселение» человеческого интеллекта в компьютер. Прогнозируемый срок реализации: первая–вторая четверть XXI века. Для наглядности могу пояснить, что уже созданы нанотранзисторы, размер которых не превышает 6 нанометров, они получены из фуллерена (молекула на основе углерода C60). И как замечает руководитель группы исследователей профессор Прабхакар Бандару (штат Калифорния), «Мы думаем, это открытие показывает, что нанотехнологии — это не только создание каких-то маленьких штучек, ибо мы  можем синтезировать функциональность в наномасштабе. А посему такие  три элемента транзистора как – база, эмиттер, коллектор – отпадают за ненадобностью и нам не нужно мучиться, делать их по отдельности, а потом еще и собирать их».

Здесь же получает распространение еще одна технология будущего — это NRAM (Nanotube-based или Nonvolatile RAM), в которой для хранения информации используются прямые углеродные нанотрубки. Именно такой вид памяти позволяет замахнуться на террабайтовые величины, более того — он более быстр и долговечен. Кстати, то же касается и рабочих частот компьютеров – они в связи  с уже существующими наработками будут террагерцовыми. Ну и заканчивая тему с нанотрубками, стоит сказать, что их превозносят как чудо-материал, они, например, способны в свернутом в кольца положении (их структура тогда напоминает рулон сетки-рабицы) быть прочнее стали, лучше металла проводить электрический ток и даже пропускать свет, в 1997—1998-х годах им нашлось практическое применение  в виде сверхчувствительных весов, на которых можно взвешивать вирусы, и вообще, они способны благодаря своим необычным свойствам революционизировать вычислительную технику, текстильную промышленность и другие сферы производства.

Далее на очереди биология и геронтология. В процессе создания молекулярных роботов-врачей, которые после внедрения на атомарном уровне в человеческий организм будут обустраиваться в нем и устранять все возникающие повреждения, в том числе генетические. Со стареющими клетками планируется бороться перестройкой и постоянным облагораживанием человеческих тканей, вследствие чего они, по сути, не должны возникать. Также планируется оживление и излечение тех безнадежно больных людей, которые были заморожены в недалеком прошлом методами крионики.

Создание новых химических веществ уже не станет проблемой, так как все соединения будут происходить без химических реакций, поэтому нанотехнология даст массу новых лекарств, которые врачи будут сами «настраивать» под пациента, исходя из его болезни. Но потом, как мне кажется, подобные лекарства уже и не понадобятся, так как эпоха наномедицины сделает возможным человеческое бессмертие. Звучит нереально? Возможно. Но пора уже смириться с подобным стечением обстоятельств.

В биологическом аспекте возможность «внедрения» в организм на уровне атомов может дать самые неожиданные решения – от «восстановления» вымерших видов до создания новых типов живых существ, биороботов. Прогнозируемый срок реализации: третья–четвертая четверти XXI века.

Что касается экологии, то можно сказать о намерениях полного устранения вредного влияния деятельности человека на окружающую среду. Во-первых, за счет насыщения экосферы молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы деятельности человека в исходное сырье, а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. Прогнозируемый срок реализации – середина XXI века.

Далее. Предшествовать глобальному освоению близлежащего космоса также  будет «обычная» процедура насыщения его нанороботами. Огромная армия роботов-молекул будет выпущена в околоземное космическое пространство и подготовит его для заселения человеком – сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из «подручных материалов» (метеоритов, комет) космические станции. Это будет намного дешевле и безопаснее существующих ныне методов. Что же касается нашей с вами среды обитания, то она за счет внедрения логических наноэлементов станет «разумной» и исключительно комфортной для человека. Прогнозируемый срок реализации – после XXI века.

Здесь же, конечно, можно еще рассказать про мобильные телефоны, в которых в течение последующих трех-четырех лет  появится «жидкий глаз», способный определять малейшее движение настроения живого человека с последующим советом сменить тему разговора, также он будет распознавать  ферромоны хозяина – это против несанкционированного доступа и т. д., про шины, в которых наночастицы увеличивают адгезивные свойства резины, увеличивая их гибкость и уменьшая износ, про водонепроницаемую бумагу, про диагностические машины с применением различных наносенсоров, или так называемых квантовых точек, способных быстро и надежно выявлять в продуктах мельчайшие химические загрязнения или опасные биологические агенты, про тончайшую (10 микронов) полимерную пленку с рисунком, который меняет свою форму или цвет в зависимости от содержания сахара в крови или от воздействия продуктов обмена веществ, типичных для той или иной болезни, которая может существенно упростить диагностику заболеваний или самостоятельный контроль больных за своим состоянием, про создание сверхтонкого оптического волокна, про уже созданный специалистами из компании Easton нановелосипед, отличающийся необыкновенной прочностью и легкостью, про нанотехнологический ВПК (военно-промышленный комплекс), посредством которого уродливые серые здания военных заводов уйдут в прошлое, уступив место дешевому и быстрому молекулярному производству нанооружия. Небольшие фабрики вырастут, как сорняки: вместо одной уничтоженной тут же появится новая, вдобавок ко всему это будет оружие, способное к самовосстановлению и самовоспроизводству: 1 кг будет производить такой же 1 кг, скажем, за 1 час. Все это, конечно, дико интересно!!! Но... на все нет времени... Посему позвольте в качестве завершения остановиться лишь на одной из самых глобальных тем сегодняшнего дня, теме, которая провоцирует различные интервенции «сильных» мира сего по отношению к «слабым», а именно топливно-энергетическая независимость от кого бы то ни было...

Как известно, не только наше государство, но и  мировая экономика напрямую зависит от энергоресурсов, в первую очередь от нефти. Поэтому вышеобозначенная эра нанотехнологий сегодня актуальна как никогда, потому как именно она способна эту причину для интервенций нейтрализовать, ибо с молекулярной нанотехнологией эффективность сбора солнечной энергии вырастет настолько, что про нефть, газ и уголь все забудут напрочь. Энергия Солнца в равной степени доступна всем государствам на планете, и трудно придумать, как одна страна перекроет другой доступ к этому источнику. Следовательно, в будущем на одну причину для войн станет меньше, и интерес стран друг к другу в плане энергоресурсов сойдет на нет. Естественно здесь я уже не стану распространяться про нанофабрики, способные с помощью  миниатюрных ассемблеров (тех самых нанороботов) приводить в движение линии сборки атомных масштабов, производя практически любой воображаемый продукт, будь то машина, ковер, клубника или интересующая нас нефть или природный газ. Я вообще полагаю, что всяческие природные ископаемые останутся прерогативой или раритетом матушки-природы, это уж как вам будет угодно, господа...

Но, как всегда, есть и отрицательная сторона прогресса. Одну из проблем, связанную с развитием нанотехнологий, Эрик Декслер назвал «grey goo problem» – проблема «серой бездны», в которой ассемблеры реплицируют сами себя ad infinitum (до бесконечности), потребляя в качестве строительного материала все на своем пути, включая заводы, домашних животных и людей! К чему это приведет – догадаться несложно, планета Земля, как минимум, перестанет существовать, причем это может случиться буквально за 2 дня (в качестве комментария к сему позвольте  заметить, что фатальность оного процесса резко сходит на нет только лишь вследствие разговора с любым высококвалифицированным програмистом, который может вам заметить, что, к примеру, с помощью обьемных датчиков можно отслеживать любые количественные процессы любой целочисленной величины, и как только они будут превышать допустимые нормы, активизировать процесс total terminated контролируемой среды и т. д. и т. п.)

Как предполагают исследователи, вероятная токсичность простых фуллеренов C60 связана  с тем, что их поверхность способна производить супероксидные анионы. Эти кислородные радикалы повреждают клеточные мембраны и приводят к гибели клеток (тоже, насколько вы понимаете, вполне решаемая проблема).

Одно из главных преимуществ нанотехнологий состоит в том, что в отличие от предшествующих технологий, когда исследования по причинению ими вреда начинались уже после нескольких лет широкого использования и наличия явных жертв, это первая технология, у которой подобные исследования начаты до ее повсеместного внедрения.

Если же говорить о рынке нанотехнологий, то можно сказать, что уже на сегодняшний день  на проведение исследований в этой области  было потрачено 12 миллиардов долларов. И если учитывать, какими  семимильными шагами идет развитие данной отрасли, то не за горами то время, когда вы не сможете найти на прилавках магазинов ни одного товара без приставки «нано-».

ЛИТЕРАТУРА

1.

. University of Illinois at Urbana-Champaign: DNA-wrapped carbon nanotubes serve as sensors in living cells

2.

Cellular News: A Cellphone Powered by Urine.

3.

 Drexler E.K., Peterson C.H., Pergamit G. Unbounding the future: The nanotechnology revolution. - N.Y., 1993.

4.

Интернет-журнал " "Коммерческая биотехнология"": // http://www.cbio.ru/

5.

www.Nanotechweb.org: Nanolayers of silicon conduct well if clean.

6.

www.Membrana.ru.

Также по этой теме: