Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Часть серии статей о
Нанотехнологии
Воздействие и приложения
Наноматериалы
Молекулярная самосборка
Наноэлектроника
Нанометрология
Молекулярная нанотехнология

История нанотехнологии прослеживает развитие концепций и экспериментальных работ , подпадающих под широкую категорию нанотехнологий . Хотя нанотехнология появилась в научных исследованиях относительно недавно, ее основные концепции развивались в течение более длительного периода времени. Появление нанотехнологий в 1980-х годах было вызвано конвергенцией экспериментальных достижений, таких как изобретение сканирующего туннельного микроскопа в 1981 году и открытие фуллеренов в 1985 году, с разъяснением и популяризацией концептуальной основы для целей нанотехнологии, начиная с публикация в 1986 году книги " Двигатели творения". Эта область была предметом растущей общественной осведомленности и споров в начале 2000-х годов, когда велись активные дебаты как о ее потенциальных последствиях, так и о целесообразности приложений, предусмотренных сторонниками молекулярной нанотехнологии , а также с правительствами, стремящимися продвигать и финансировать исследования в области нанотехнологий. В начале 2000-х также началось коммерческое применение нанотехнологий , хотя оно ограничивалось массовым применением наноматериалов, а не преобразующими приложениями, предусмотренными в данной области.

Раннее использование наноматериалов [ править ]

Самые ранние свидетельства нанотехнологий и их применения восходят к 600 г. до н.э. в Килади , Индия. [1] Впоследствии углеродные нанотрубки , нанопроволоки цементита, обнаруженные в микроструктуре ватц стали, производимой в древней Индии с 900 г. н.э. и экспортируемой по всему миру. [2]

Хотя наночастицы ассоциируются с современной наукой, они использовались ремесленниками еще в девятом веке в Месопотамии для создания сверкающего эффекта на поверхности горшков. [3] [4]

В наше время, керамики от Средневековья и Возрождения часто сохраняет отчетливую золотис- или медно-красный металлический блеск. Этот блеск вызван металлической пленкой, нанесенной на прозрачную поверхность глазури , которая содержит наночастицы серебра и меди, однородно диспергированные в стеклообразной матрице керамической глазури. Эти наночастицы создаются мастерами путем добавления солей и оксидов меди и серебра вместе с уксусом , охрой и глиной.на поверхности глазурованной керамики. Техника зародилась в мусульманском мире . Поскольку мусульманам не разрешалось использовать золото в художественных представлениях, они искали способ создать подобный эффект без использования настоящего золота. Решение, которое они нашли, было использование блеска. [4] [5]

Концептуальное происхождение [ править ]

Ричард Фейнман [ править ]

Основная статья: Снизу много места
Ричард Фейнман выступил с докладом в 1959 году, который много лет спустя вдохновил концептуальные основы нанотехнологии.

Американский физик Ричард Фейнман прочитал лекцию « На дне много места » на заседании Американского физического общества в Калифорнийском технологическом институте 29 декабря 1959 года, которое, как часто считается, послужило источником вдохновения для области нанотехнологий . Фейнман описал процесс, с помощью которого можно развить способность манипулировать отдельными атомами и молекулами, используя один набор точных инструментов для создания и управления другим пропорционально меньшим набором, и так далее до необходимого масштаба. В ходе этого, отметил он, проблемы масштабирования будут возникать из-за изменения величины различных физических явлений: сила тяжести станет менее важной, поверхностное натяжение иПривлечение Ван-дер-Ваальса станет более важным. [6]

После смерти Фейнмана ученый, изучающий историческое развитие нанотехнологий, пришел к выводу, что его реальная роль в катализе нанотехнологических исследований была ограничена, основываясь на воспоминаниях многих людей, активно работавших в зарождающейся области в 1980-х и 1990-х годах. Крис Тумей, культурный антрополог из Университета Южной Каролины , обнаружил, что опубликованные версии выступления Фейнмана оказали незначительное влияние в течение двадцати лет после его первой публикации, если судить по цитированию в научной литературе, и не намного больше влияния в научной литературе. десятилетие после сканирующего туннельного микроскопабыл изобретен в 1981 году. Впоследствии интерес к теме «Много места» в научной литературе сильно возрос в начале 1990-х годов. Вероятно, это связано с тем, что термин «нанотехнология» привлек серьезное внимание незадолго до этого, после того, как его использовал К. Эрик Дрекслер в своей книге 1986 года « Двигатели созидания: грядущая эра нанотехнологий» , в которой была принята концепция Фейнмана о миллионе крошечных фабрик. и добавили идею, что они могут делать больше копий самих себя с помощью компьютерного управления, а не оператора-человека; и в статье на обложке, озаглавленной «Нанотехнологии» [7] [8], опубликованной позже в том же году в массовом научном журнале Omni. Анализ Туми также включает комментарии выдающихся ученых в области нанотехнологий, которые говорят, что «Много места» не повлияло на их ранние работы, и на самом деле большинство из них не читали его до более позднего времени. [9] [10]

Эти и другие события намекают на то, что повторное открытие книги Фейнмана «Много места» дало нанотехнологиям упакованную историю, в которой указана ранняя дата декабря 1959 года, а также связь с харизмой и гением Ричарда Фейнмана. Статус Фейнмана как нобелевского лауреата и знаковой фигуры науки 20-го века, несомненно, помог сторонникам нанотехнологий и обеспечил ценную интеллектуальную связь с прошлым. [11]

Норио Танигучи [ править ]

Основная статья: Норио Танигучи

Японский ученый по имени Норио Танигучи из Токийского научного университета был первым, кто использовал термин «нанотехнология» на конференции 1974 г. [12], чтобы описать полупроводниковые процессы, такие как осаждение тонких пленок и ионно-лучевое измельчение, демонстрируя характерный контроль порядка нанометр. Его определение было таким: «Нанотехнология в основном состоит из обработки, разделения, консолидации и деформации материалов одним атомом или одной молекулой». Однако этот термин не использовался снова до 1981 года, когда Эрик Дрекслер, который не знал о том, что Танигучи ранее использовал этот термин, опубликовал свою первую статью по нанотехнологиям в 1981 году [13] [14] [15].

К. Эрик Дрекслер [ править ]

К. Эрик Дрекслер разработал и популяризировал концепцию нанотехнологий и основал область молекулярных нанотехнологий .
Основная статья: Эрик Дрекслер

В 1980-х годах идея нанотехнологии как детерминированного , а не стохастического подхода к отдельным атомам и молекулам была концептуально глубоко исследована К. Эриком Дрекслером, который продвигал технологическое значение наноразмерных явлений и устройств с помощью выступлений и двух влиятельных книг. .

В 1980 году Дрекслер столкнулся с провокационной речью Фейнмана 1959 года «На дне много места», когда готовил свою первоначальную научную статью на эту тему «Молекулярная инженерия: подход к развитию общих возможностей для молекулярных манипуляций», опубликованную в Proceedings of Национальной академии наук в 1981 году. [16] Термин «нанотехнология» (который соответствует «нанотехнологии» Танигучи ) был независимо применен Дрекслером в его книге 1986 года « Двигатели созидания: грядущая эра нанотехнологий» , в которой была предложена идея наноразмерный «ассемблер», который сможет создавать копии самого себя и других элементов произвольной сложности. Он также впервые опубликовал термин "серая слизь«чтобы описать, что могло бы произойти, если бы гипотетическая самовоспроизводящаяся машина , способная к независимой работе, была сконструирована и выпущена. Видение нанотехнологии Дрекслером часто называют« молекулярной нанотехнологией »(MNT) или« молекулярным производством ».

Его докторская степень 1991 г. работа в MIT Media Lab была первой докторской степенью по теме молекулярной нанотехнологии, и (после некоторого редактирования) его диссертация «Молекулярные машины и производство с приложениями к вычислениям» [17] была опубликована как « Наносистемы: Молекулярные машины, производство». and Computation, [18] который получил награду Ассоциации американских издателей за лучшую книгу по информатике в 1992 году. Дрекслер основал Институт предвидения в 1986 году с миссией «Подготовка к нанотехнологиям». Дрекслер больше не является членом института предвидения. [ Цитата не требуется ]

Экспериментальные исследования и достижения [ править ]

В наноэлектронике наноразмерная толщина была продемонстрирована в оксиде затвора и тонких пленках, используемых в транзисторах, еще в 1960-х годах, но только в конце 1990-х годов были продемонстрированы MOSFET ( полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник) с наноразмерной длиной затвора. . Нанотехнологии и нанонаука получили импульс в начале 1980-х годов благодаря двум крупным достижениям: рождению кластерной науки и изобретению сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Эти разработки привели к открытию фуллеренов в 1985 году и определению структуры углеродных нанотрубок.в 1991 году. Разработка FinFET в 1990-х годах заложила основы для производства современных наноэлектронных полупроводниковых устройств .

Изобретение сканирующей зондовой микроскопии [ править ]

Герд Бинниг (слева) и Генрих Рорер (справа) получили Нобелевскую премию по физике 1986 года за изобретение в 1981 году сканирующего туннельного микроскопа .

Сканирующий туннельный микроскоп , инструмент для визуализации поверхности на атомном уровне, был разработан в 1981 году Бинниг и Heinrich Рорер в исследовательской лаборатории IBM Zurich , для которой они были удостоены Нобелевской премии по физике в 1986 г. [19] [20] Бинниг, Кэлвин Куэйт и Кристоф Гербер изобрели первый атомно-силовой микроскоп в 1986 году. Первый коммерчески доступный атомно-силовой микроскоп был представлен в 1989 году.

Исследователь IBM Дон Эйглер был первым, кто манипулировал атомами с помощью сканирующего туннельного микроскопа в 1989 году. Он использовал 35 атомов ксенона, чтобы составить логотип IBM . [21] За эту работу он получил премию Кавли 2010 года в области нанонауки. [22]

Достижения в области интерфейсной и коллоидной науки [ править ]

Интерфейс и коллоидная наука существовали почти столетие, прежде чем они стали ассоциироваться с нанотехнологиями. [23] [24] Первые наблюдения и измерения размеров наночастиц были выполнены в течение первого десятилетия 20-го века Ричардом Адольфом Зигмонди , лауреатом Нобелевской премии 1925 года по химии , который провел подробное исследование золей золота и других наноматериалов. с размерами до 10 нм с использованием ультрамикроскопа, который был способен визуализировать частицы, намного меньшие длины волны света . [25] Зигмонди был также первым, кто использовал термин «нанометр» для определения размера частиц. В 1920-х годах Ирвинг Ленгмюр , лауреат Нобелевской премии по химии 1932 года, и Кэтрин Б. Блоджетт представили концепцию монослоя - слоя материала толщиной в одну молекулу. В начале 1950-х годов Дерягин и Абрикосова провели первое измерение поверхностных сил. [26]

В 1974 году Туомо Сунтола и его коллеги из Финляндии разработали и запатентовали процесс осаждения атомных слоев для нанесения однородных тонких пленок по одному атомному слою за раз. [27]

В другой разработке были изучены синтез и свойства полупроводниковых нанокристаллов . Это привело к быстрому увеличению числа полупроводниковых наночастиц квантовых точек .

Открытие фуллеренов [ править ]

Гарри Крото (слева) получил Нобелевскую премию по химии 1996 года вместе с Ричардом Смолли (на фото ниже) и Робертом Керлом за открытие бакминстерфуллерена в 1985 году , в то время как Сумио Иидзима (справа) получил первую премию Кавли 2008 года по нанонауке за открытие углерода в 1991 году нанотрубки .

Фуллерены были открыты в 1985 году Гарри Крото , Ричардом Смолли и Робертом Керлом , которые вместе получили Нобелевскую премию по химии 1996 года . Исследования Смолли в области физической химии изучали образование неорганических и полупроводниковых кластеров с использованием импульсных молекулярных пучков и времяпролетной масс-спектрометрии . В результате этого опыта Керл познакомил его с Крото, чтобы исследовать вопрос о составляющих астрономической пыли. Это богатые углеродом зерна, выброшенные старыми звездами, такими как R Corona Borealis. Результатом этого сотрудничества стало открытие C 60 и фуллеренов как третьего аллотропногоформа углерода. Последующие открытия включали эндоэдральные фуллерены и более крупное семейство фуллеренов в следующем году. [28] [29]

Открытие углеродных нанотрубок в значительной степени приписывается Сумио Ииджиме из NEC в 1991 году, хотя углеродные нанотрубки производились и наблюдались в различных условиях до 1991 года. [30] Открытие Иидзимой многостенных углеродных нанотрубок в нерастворимом материале дуги. -обожженные графитовые стержни в 1991 году [31] и независимое предсказание Минтмайра, Данлэпа и Уайта о том, что если можно будет сделать однослойные углеродные нанотрубки, то они будут демонстрировать замечательные проводящие свойства [32], это помогло создать первоначальный шум, который теперь ассоциируется с углеродом. нанотрубки. Исследования нанотрубок значительно ускорились после независимых открытий [33] [34]Бетьюном из IBM [35] и Иидзимой из NEC об однослойных углеродных нанотрубках и методах их получения путем добавления катализаторов на основе переходных металлов к углероду в дуговом разряде.

В начале 1990-х Хаффман и Кретчмер из Университета Аризоны открыли, как синтезировать и очищать большие количества фуллеренов. Это открыло дверь к их характеристике и функционализации сотнями исследователей в государственных и промышленных лабораториях. Вскоре после этого легированный рубидием C 60оказался среднетемпературным (Tc = 32 K) сверхпроводником. На собрании Общества исследования материалов в 1992 году доктор Т. Эббесен (NEC) рассказал очарованной аудитории о своем открытии и описании углеродных нанотрубок. Это событие отправило присутствующих и других участников его презентации в свои лаборатории, чтобы воспроизвести и продвинуть вперед эти открытия. Используя те же или аналогичные инструменты, которые использовали Хаффман и Крачмер, сотни исследователей продолжили развитие области нанотехнологий на основе нанотрубок.

Наноразмерные транзисторы [ править ]

Основная статья: Наноэлектроника
Смотрите также: Список полупроводниковых масштабных примеров , изготовление полупроводникового устройства , и количество транзисторов

Нанослой баз металл-полупроводник (М-С спаем) транзистор первоначально был предложен и продемонстрирован А. Rose в 1960 году, Л. Geppert, Мохамед Atalla и Давон Канг в 1962 году [36] Через несколько десятилетий, прогресс в несколько вороте Технология позволила масштабировать устройства полевых транзисторов металл-оксид-полупроводник (MOSFET) до наноразмерных уровней с длиной затвора менее 20 нм , начиная с FinFET (полевого полевого транзистора с ребрами), трехмерного, не планарный, двухзатворный MOSFET. В Калифорнийском университете в Берклигруппа исследователей, в которую входили Дай Хисамото, Ченмин Ху , Цу-Джэ Кинг Лю , Джеффри Бокор и другие, изготовили устройства FinFET до 17  нм техпроцесса в 1998 году, затем 15  нм в 2001 году и затем 10  нм в 2002 году [37].

В 2006 году группа корейских исследователей из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) и Национального центра Nano Fab Center разработала 3-нм полевой МОП-транзистор, самое маленькое в мире наноэлектронное устройство. Он был основан на технологии FinFET с универсальным затвором (GAA). [38] [39]

Государственная и корпоративная поддержка [ править ]

Национальная нанотехнологическая инициатива [ править ]

Михаил Роко из Национального научного фонда официально предложил Белому дому Национальную инициативу по нанотехнологиям и был ключевым архитектором на начальном этапе ее разработки.
Основная статья: Национальная нанотехнологическая инициатива

Национальная нанотехнологическая инициатива - это федеральная программа Соединенных Штатов по исследованиям и разработкам в области нанотехнологий . «NNI служит центром коммуникации, сотрудничества и взаимодействия для всех федеральных агентств, занимающихся исследованиями в области нанотехнологий, объединяя знания, необходимые для развития этой обширной и сложной области» [40]. Его цели - продвижение мирового класса. Программа исследований и разработок в области нанотехнологий (НИОКР), способствует передаче новых технологий в продукты для коммерческого и общественного блага, развивает и поддерживает образовательные ресурсы, квалифицированную рабочую силу, а также вспомогательную инфраструктуру и инструменты для продвижения нанотехнологий, а также поддерживает ответственное развитие нанотехнологий. Инициативу возглавилиМихаил Роко , который официально предложил Национальную нанотехнологическую инициативу Управлению по науке и технологической политике во время администрации Клинтона в 1999 году, и был ключевым архитектором в ее разработке. В настоящее время он является старшим советником по нанотехнологиям в Национальном научном фонде , а также председателем-основателем подкомитета Национального совета по науке и технологиям по наноразмерной науке, технике и технологиям. [41]

Президент Билл Клинтон выступал за развитие нанотехнологий . В своем выступлении 21 января 2000 г. [42] в Калифорнийском технологическом институте Клинтон сказал: «Для достижения некоторых из наших исследовательских целей может потребоваться двадцать или более лет, но именно поэтому федеральное правительство играет важную роль». Статус Фейнмана и концепция производства атомарной точности сыграли роль в обеспечении финансирования исследований в области нанотехнологий, как упоминалось в речи президента Клинтона:

Мой бюджет поддерживает новую крупную национальную нанотехнологическую инициативу стоимостью 500 миллионов долларов. Калтех не новичок в идее нанотехнологий, способных управлять материей на атомном и молекулярном уровне. Более 40 лет назад Ричард Фейнман из Калифорнийского технологического института спросил: «Что бы произошло, если бы мы могли расположить атомы один за другим так, как мы хотим?» [43]

Президент Джордж Буш еще больше увеличил финансирование нанотехнологий. 3 декабря 2003 года Буш подписал Закон о нанотехнологических исследованиях и разработках 21 века [44], который разрешает расходы пяти участвующих агентств на общую сумму 3,63 миллиарда долларов США в течение четырех лет. [45] Дополнение к бюджету NNI на 2009 финансовый год предоставляет NNI 1,5 миллиарда долларов, что отражает устойчивый рост инвестиций в нанотехнологии. [46]

Другая международная государственная и корпоративная поддержка [ править ]

В период с 2001 по 2004 год более шестидесяти стран создали государственные программы исследований и разработок в области нанотехнологий (НИОКР). Государственное финансирование превышало корпоративные расходы на НИОКР в области нанотехнологий, при этом большая часть финансирования поступала от корпораций, базирующихся в Соединенных Штатах, Японии и Германии. В пятерку крупнейших организаций, подавших наибольшее количество интеллектуальных патентов на исследования и разработки в области нанотехнологий в период с 1970 по 2011 год, вошли Samsung Electronics (2578 первых патентов), Nippon Steel (1490 первых патентов), IBM (1360 первых патентов), Toshiba (1298 первых патентов) и Canon.(1162 первых патента). В пятерку крупнейших организаций, опубликовавших наибольшее количество научных работ по нанотехнологическим исследованиям в период с 1970 по 2012 годы, вошли Китайская академия наук , Российская академия наук , Национальный центр научных исследований , Токийский университет и Университет Осаки . [47]

Растущая осведомленность общественности и споры [ править ]

«Почему мы не нужны будущему» [ править ]

Основная статья: Почему мы не нужны будущему

«Почему мы не нужны будущему» - это статья Билла Джоя , в то время главного научного сотрудника Sun Microsystems , в апрельском номере журнала Wired за 2000 год . В статье он утверждает, что «наши самые мощные технологии 21-го века - робототехника , генная инженерия и нанотехнологии - угрожают превратить людей в исчезающий вид ». Джой утверждает, что развивающиеся технологии представляют гораздо большую опасность для человечества, чем любая технология, которую оно когда-либо представляло. В частности, он специализируется на генетике , нанотехнологиях и робототехнике.. Он утверждает, что технологии разрушения 20-го века, такие как ядерная бомба , были доступны только крупным правительствам из-за сложности и стоимости таких устройств, а также сложности с получением необходимых материалов. Он также выражает озабоченность по поводу увеличения мощности компьютеров. Его беспокоит то, что компьютеры со временем станут более умными, чем мы, что приведет к таким мрачным сценариям, как восстание роботов . Он особенно цитирует Унабомбера по этой теме. После публикации статьи Билл Джой предложил оценить технологии, чтобы оценить их скрытые опасности, а также запретить ученым работать над технологиями, которые потенциально могут причинить вред.

В статье AAAS Science and Technology Policy Yearbook 2001, озаглавленной «Ответ Биллу Джою и мрачным технофутуристам» , Билл Джой подвергся критике за то, что он придерживался технологического видения своего предсказания, не принимая во внимание социальные факторы. [48] В книге Рэя Курцвейла « Сингулярность близка» он ставит под сомнение регулирование потенциально опасных технологий, спрашивая: «Должны ли мы сказать миллионам людей, страдающих от рака и других разрушительных состояний, что мы отменяем разработку всех биоинженерных методов лечения, потому что есть есть ли риск того, что эти же технологии когда-нибудь могут быть использованы в злонамеренных целях? ».

Prey [ править ]

Основная статья: Prey (роман)

«Prey» - это роман Майкла Крайтона 2002 года, в котором рассказывается об искусственном рое нанороботов, которые развивают интеллект и угрожают своим изобретателям-людям. Роман вызвал опасения в сообществе нанотехнологов, что роман может негативно повлиять на общественное восприятие нанотехнологий, создавая опасения перед подобным сценарием в реальной жизни. [49]

Дебаты Дрекслера – Смолли [ править ]

Основная статья: Дебаты Дрекслера-Смолли о молекулярной нанотехнологии

Ричард Смолли, наиболее известный своим совместным открытием молекулы «бакибола» в форме футбольного мяча и ведущий защитник нанотехнологий и их многочисленных приложений, был откровенным критиком идеи молекулярных ассемблеров , которую отстаивал Эрик Дрекслер. В 2001 году он представил им научные возражения [50], нападая на понятие универсальных ассемблеров в статье в Scientific American 2001 года , что привело к опровержению позже в том же году Дрекслера и его коллег [51] и, в конечном итоге, к обмену открытыми письмами в 2003 году. [52]

Смолли критиковал работу Дрекслера по нанотехнологиям как наивную, утверждая, что химия чрезвычайно сложна, реакции трудно контролировать и что универсальный ассемблер - это научная фантастика. Смолли считал, что такие ассемблеры физически невозможны, и выдвигал против них научные возражения. Его два основных технических возражения, которые он назвал «проблемой толстых пальцев» и «проблемой липких пальцев», выступали против возможности молекулярных ассемблеров, способных точно выбирать и размещать отдельные атомы. Он также считал, что рассуждения Дрекслера об апокалиптических опасностях молекулярных ассемблеров угрожают общественной поддержке развития нанотехнологий.

Смолли первым утверждал, что «толстые пальцы» делают MNT невозможным. Позже он утверждал, что наномашины должны больше напоминать химические ферменты, чем ассемблеры Дрекслера, и могут работать только в воде. Он считал, что это исключит возможность «молекулярных ассемблеров», которые работали бы путем точного отбора и размещения отдельных атомов. Кроме того, Смолли утверждал, что почти вся современная химия включает реакции, протекающие в растворителе (обычно в воде), потому что маленькие молекулы растворителя вносят свой вклад во многие вещи, такие как снижение энергии связи для переходных состояний. Поскольку почти вся известная химия требует растворителя, Смолли считал, что предложение Дрекслера об использовании среды с высоким вакуумом неосуществимо.

Смолли также считал, что рассуждения Дрекслера об апокалиптических опасностях самовоспроизводящихся машин, которые приравниваются к «молекулярным ассемблерам», поставят под угрозу общественную поддержку развития нанотехнологий. Чтобы обратиться к дискуссии между Дрекслером и Смолли относительно молекулярных ассемблеров, компания Chemical & Engineering News опубликовала контрапункт, состоящий из обмена письмами, в которых рассматривались эти проблемы. [52]

Дрекслер и его коллеги ответили на эти два вопроса [51] в публикации 2001 года. Дрекслер и его коллеги отметили, что Дрекслер никогда не предлагал универсальных ассемблеров, способных сделать абсолютно все, а вместо этого предлагал более ограниченные ассемблеры, способные производить очень широкий спектр вещей. Они поставили под сомнение соответствие аргументов Смолли более конкретным предложениям, выдвинутым в « Наносистемах» . Дрекслер утверждал, что оба аргумента были сплошными , а в случае ферментов профессор Клибанов писал в 1994 году: «... использование фермента в органических растворителях устраняет несколько препятствий ...» [53]Дрекслер также обращается к этому в «Наносистемах», математически показывая, что хорошо сконструированные катализаторы могут обеспечивать эффекты растворителя и в принципе могут быть даже более эффективными, чем могла бы быть реакция растворитель / фермент. Дрекслеру было трудно заставить Смолли ответить, но в декабре 2003 г. в « Химических и инженерных новостях» состоялась дискуссия, состоящая из 4 частей. [52]

Рэй Курцвейл посвятил четыре страницы своей книги «Сингулярность близка», чтобы показать, что аргументы Ричарда Смолли не верны, и оспорить их по пунктам. Курцвейл заканчивает тем, что заявляет, что видения Дрекслера вполне осуществимы и даже уже происходят. [54]

Отчет Королевского общества о последствиях нанотехнологий [ править ]

Дополнительная информация: Исследования по применению нанотехнологий.

Отчет Королевского общества и Королевской инженерной академии 2004 г. о последствиях нанонауки и нанотехнологий [55] был вдохновлен опасениями принца Чарльза по поводу нанотехнологий , включая молекулярное производство . Однако в докладе почти не уделялось внимания молекулярному производству. [56] Фактически, слово « Дрекслер » встречается в тексте отчета только один раз (мимоходом), а «молекулярное производство» или « молекулярные нанотехнологии»Вовсе нет. В докладе рассматриваются различные риски, связанные с наноразмерными технологиями, такими как токсикология наночастиц. В нем также содержится полезный обзор нескольких областей наномасштаба. Отчет содержит приложение (приложение) о серой слизи , в котором цитируется более слабый вариант Ричарда Смолли оспариваемый аргумент против молекулярного производства, заключающийся в том, что нет никаких доказательств того, что автономные самовоспроизводящиеся наномашины будут разработаны в обозримом будущем, и предполагает, что регуляторы должны больше интересоваться вопросами токсикологии наночастиц.

Первоначальные коммерческие приложения [ править ]

Дополнительная информация: Список приложений нанотехнологий.

В начале 2000-х годов началось использование нанотехнологий в коммерческих продуктах, хотя большинство приложений ограничиваются массовым использованием пассивных наноматериалов . Примеры включают наночастицы диоксида титана и оксида цинка в солнцезащитных кремах, косметике и некоторых пищевых продуктах; наночастицы серебра в пищевой упаковке, одежде, дезинфицирующих средствах и бытовой технике, таких как Silver Nano ; углеродные нанотрубки для грязеотталкивающих тканей; и оксид церия в качестве топливного катализатора. [57] По состоянию на 10 марта 2011 г., Проект «Новые нанотехнологии».По оценкам, более 1300 нанотехнологических продуктов, указанных производителем, являются общедоступными, а новые появляются на рынке со скоростью 3-4 в неделю. [58]

Национальный научный фондфинансировал исследователя Дэвида Берубе для изучения области нанотехнологий. Его результаты опубликованы в монографии Nano-Hype: The Truth Behind the Nanotechnology Buzz. В этом исследовании делается вывод о том, что большая часть того, что продается как «нанотехнологии», на самом деле представляет собой переработку прямого материаловедения, что ведет к «нанотехнологической отрасли, построенной исключительно на продаже нанотрубок, нанопроволок и тому подобного», которая «в конечном итоге приведет к несколько поставщиков, продающих низкорентабельные продукты в огромных объемах ». Дальнейшие приложения, которые требуют реальных манипуляций или расположения компонентов наноразмеров, ждут дальнейших исследований. Хотя технологии, обозначенные термином« нано », иногда мало связаны с наиболее амбициозными и преобразующими технологические цели такого рода в предложениях по молекулярному производству, этот термин до сих пор ассоциируется с такими идеями.По словам Берубе, может возникнуть опасность того, что «нанопузырь» сформируется или уже формируется из-за использования этого термина учеными и предпринимателями для получения финансирования, независимо от интереса к преобразующим возможностям более амбициозных и далеко идущих стран. зрячая работа.[59]

Производство коммерческих наноэлектронных полупроводниковых устройств началось в 2010-х годах. В 2013 году SK Hynix начала коммерческое серийное производство процесса 16  нм , [60] TSMC начала производство процесса FinFET 16  нм [61], а Samsung Electronics начала производство процесса 10 нм . [62] TSMC начала производство 7-нм техпроцесса в 2017 году [63], а Samsung начала производство 5-нм техпроцесса в 2018 году. [64]  В 2019 году Samsung объявила о планах по коммерческому производству 3-  нм процесса GAAFET к 2021 году. [65]

См. Также [ править ]

  • Хронология углеродных нанотрубок
  • История графена
  • История нанотехнологий ДНК

Ссылки [ править ]

  1. ^ Kokarneswaran, М., Selvaraj П., Ашоки, Т., Мохан, Н., Chadrasekaran В (2020). «Открытие углеродных нанотрубок в гончарных изделиях шестого века до нашей эры из Килади, Индия» . Научные отчеты . 10 (1): 19786. DOI : 10.1038 / s41598-020-76720-г . PMC  7666134 . PMID  33188244 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Сандерсон, Кэтрин (2006-11-15). «Острый вырез из меча из нанотрубок» . Новости природы . DOI : 10.1038 / news061113-11 . S2CID 136774602 . 
  3. ^ Рейсс, Гюнтер; Хаттен, Андреас (2010). «Магнитные наночастицы» . В Sattler, Клаус Д. (ред.). Справочник по нанофизике: наночастицы и квантовые точки . CRC Press. С. 2–1. ISBN 9781420075458.
  4. ^ а б Хан, Фирдос Алам (2012). Основы биотехнологии . CRC Press. п. 328. ISBN 9781439820094.
  5. Перейти ↑ Rawson, Philip S. (1984). Керамика . Университет Пенсильвании Press. ISBN 978-0-8122-1156-6.
  6. ^ Гриббин, Джон; Гриббин, Мэри (1997). Ричард Фейнман: жизнь в науке . Даттон. п. 170 . ISBN 978-0-452-27631-4.
  7. ^ Хэпгуд, Фред (ноябрь 1986). " " Нанотехнология "/ "Tinytech " ". Омни : 56.
  8. ↑ Дрекслер, Эрик (15 декабря 2009 г.). «Обещание, положившее начало области нанотехнологий» . Метамодерн: траектория технологий. Архивировано из оригинального 14 июля 2011 года . Проверено 13 мая 2011 года .
  9. ^ Toumey, Крис (2005). «Апостольское преемство» (PDF) . Инженерия и наука . 1/2 : 16–23.
  10. ^ Toumey, Крис (2008). «Читая Фейнмана о нанотехнологиях: текст для новой науки» (PDF) . Techné . 13 (3): 133–168. Архивировано из оригинального (PDF) 19 сентября 2009 года.
  11. ^ Милберн, Колин (2008). Nanovision: проектирование будущего . Издательство Университета Дьюка. ISBN 978-0-8223-4265-6.
  12. ^ Танигучи, Норио (1974). «Об основах концепции« нанотехнологии » ». Труды Международной конференции по технологии производства, Токио, 1974, Часть II .
  13. ^ Бассет, Дебора Р. (2010). «Танигути, Норио» . В Гастоне, Дэвид Х. (ред.). Энциклопедия нанонауки и общества . Лондон: МУДРЕЦ. п. 747. ISBN 9781452266176. Проверено 3 августа 2014 .
  14. ^ Koodali, Ranjit T .; Клабунде, Кеннет Дж. (2012). «Нанотехнологии: основные принципы и приложения» . В Кенте, Джеймс А. (ред.). Справочник по промышленной химии и биотехнологии, том 1 (12-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. п. 250. ISBN 9781461442592. Проверено 3 августа 2014 .
  15. ^ Мейнард, отредактированный Грэмом А. Ходжем, Дайаной М. Боуман, Эндрю Д. (2010). «Отслеживание и оспаривание истории нанотехнологий» . In Hodge, Graeme A .; Bowman, Diana M .; Мейнард, Эндрю Д. (ред.). Международный справочник по регулированию нанотехнологий . Челтенхэм, Великобритания: Эдвард Элгар. п. 54. ISBN 9781849808125. Проверено 4 августа 2014 года .CS1 maint: extra text: authors list (link)
  16. Перейти ↑ Drexler, KE (1981). «Молекулярная инженерия: подход к развитию общих возможностей для молекулярных манипуляций» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 78 (9): 5275–5278. Bibcode : 1981PNAS ... 78.5275D . DOI : 10.1073 / pnas.78.9.5275 . PMC 348724 . PMID 16593078 .  
  17. ^ Дрекслер, К. Эрик. Молекулярные машины и производство с приложениями к вычислениям (PDF) (кандидатская диссертация). Массачусетский Институт Технологий. Архивировано из оригинального (PDF) 2008-09-08.
  18. ^ Дрекслер, К. Эрик (1992). Наносистемы: молекулярная техника, производство и вычисления . Вайли. ISBN 978-0-471-57518-4. Проверено 14 мая 2011 года .
  19. ^ Binnig, G .; Рорер, Х. (1986). «Сканирующая туннельная микроскопия». Журнал исследований и разработок IBM . 30 (4): 355–69.
  20. ^ "Пресс-релиз: Нобелевская премия по физике 1996 г." . Nobelprize.org. 15 октября 1986 . Проверено 12 мая 2011 года .
  21. ^ Шенкленд, Стивен (28 сентября 2009). «35 атомов IBM и рост нанотехнологий» . CNET . Проверено 12 мая 2011 года .
  22. ^ "Лауреаты премии Кавли 2010" . Норвежская академия наук и литературы. Архивировано из оригинального 12 мая 2011 года . Проверено 13 мая 2011 года .
  23. Перейти ↑ Efremov, IF (1976). «Периодические коллоидные структуры» . В Матиевиче, Э. (ред.). Поверхность и коллоидная наука . 8 . Нью-Йорк: Вили.
  24. ^ Lyklema, J. (2000). Основы интерфейсной и коллоидной науки . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-460523-7. Архивировано из оригинала на 2012-10-12 . Проверено 12 мая 2011 .
  25. ^ Жигмонди, R. (1914). Коллоиды и ультрамикроскоп . Нью-Йорк: J.Wiley and Sons . Проверено 10 мая 2011 года .
  26. ^ Дерягин, Б.В.; Титиевская, АС; Абрикосова, II; Малкина, АД (1954). «Исследования сил взаимодействия поверхностей в различных средах и их приложение к проблеме устойчивости коллоидов». Обсуждения общества Фарадея . 18 : 24. DOI : 10.1039 / DF9541800024 .
  27. ^ "История осаждения атомного слоя" . Финская сеть микро- и нанотехнологий. Архивировано из оригинального 28 сентября 2007 года.
  28. ^ Крото, HW; Хит, младший; О'Брайен, Южная Каролина; Curl, РФ; Смолли, RE (1985). «C 60 : Бакминстерфуллерен». Природа . 318 (6042): 162–163. Bibcode : 1985Natur.318..162K . DOI : 10.1038 / 318162a0 . S2CID 4314237 . 
  29. ^ Адамс, В. Уэйд; Баумэн, Рэй H (2005). «Ретроспектива: Ричард Э. Смолли (1943–2005)». Наука . 310 (5756) (опубликовано 23 декабря 2005 г.). п. 1916. DOI : 10.1126 / science.1122120 . PMID 16373566 . 
  30. ^ Монтиу, Марк; Кузнецов, В (2006). "Кому следует отдать должное открытию углеродных нанотрубок?" (PDF) . Углерод . 44 (9): 1621–1623. DOI : 10.1016 / j.carbon.2006.03.019 .
  31. ^ Иидзима, Sumio (7 ноября 1991). «Винтовые микротрубочки графитового углерода». Природа . 354 (6348): 56–58. Bibcode : 1991Natur.354 ... 56I . DOI : 10.1038 / 354056a0 . S2CID 4302490 . 
  32. ^ Mintmire, JW; Данлэп, Б.И.; Уайт, Коннектикут (1992). «Металлические ли трубочки фуллерена?». Письма с физическим обзором . 68 (5): 631–634. Bibcode : 1992PhRvL..68..631M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.68.631 . PMID 10045950 . 
  33. ^ Бетьюн, DS; Кланг, Швейцария; Де Врис, штат Миссисипи Gorman, G .; Savoy, R .; Vazquez, J .; Бейерс, Р. (1993). «Катализируемый кобальтом рост углеродных нанотрубок со стенками из одноатомного слоя». Природа . 363 (6430): 605–607. Bibcode : 1993Natur.363..605B . DOI : 10.1038 / 363605a0 . S2CID 4321984 . 
  34. ^ Иидзима, Сумио; Ичихаши, Тошинари (1993). «Однослойные углеродные нанотрубки диаметром 1 нм». Природа . 363 (6430): 603–605. Bibcode : 1993Natur.363..603I . DOI : 10.1038 / 363603a0 . S2CID 4314177 . 
  35. ^ «Открытие одностенных углеродных нанотрубок в IBM» . IBM. 2016-07-25.
  36. Перейти ↑ Pasa, André Avelino (2010). «Глава 13: Металлический транзистор на основе нанослоя» . Справочник по нанофизике: наноэлектроника и нанофотоника . CRC Press . С. 13–1, 13–4. ISBN 9781420075519.
  37. ↑ Tsu ‐ Jae King, Лю (11 июня 2012 г.). «FinFET: история, основы и будущее» . Калифорнийский университет в Беркли . Краткий курс симпозиума по технологии СБИС . Дата обращения 9 июля 2019 .
  38. ^ "Still Room at the Bottom (нанометровый транзистор, разработанный Ян-кю Чой из Корейского передового института науки и технологий)" , Nanoparticle News , 1 апреля 2006 г., заархивировано с оригинала 6 ноября 2012 г.
  39. ^ Ли, Hyunjin; и другие. (2006), "Sub-5nm All-Around Gate FinFET для Окончательной Scaling", Симпозиум по технологии СБИС, 2006 : 58-59, DOI : 10,1109 / VLSIT.2006.1705215 , ЛВП : 10203/698 , ISBN 978-1-4244-0005-8, S2CID  26482358
  40. ^ "О NNI | Nano" .
  41. ^ "Доктор Михаил К. Роко, старший советник по нанотехнологиям, Национальный научный фонд" . Национальный научный фонд . Архивировано из оригинального 11 апреля 2010 года . Проверено 8 ноября 2009 года .
  42. ^ «Обращение президента Клинтона к Калифорнийскому технологическому институту по науке и технологиям» . Калифорнийский технологический институт. Архивировано из оригинального 7 -го августа 2011 года . Проверено 13 мая 2011 года .
  43. ↑ Джонс, Ричард М. (21 января 2000 г.). «Президент требует значительного увеличения бюджета на исследования на 2001 финансовый год» . К вашему сведению: Бюллетень новостей научной политики AIP . Американский институт физики . Проверено 13 мая 2011 года .
  44. ^ "Закон об исследованиях и разработках в области нанотехнологий 21-го века (публичный закон 108-153)" . Типография правительства США . Проверено 12 мая 2011 года .
  45. ^ «Замечания, подготовленные к отправке: Национальная конференция по нанотехнологической инициативе, сенатор Джордж Аллен, четверг, 1 апреля 2004 г.» . Национальная нанотехнологическая инициатива США. Архивировано из оригинального 27 сентября 2007 года.
  46. ^ «Национальная нанотехнологическая инициатива: бюджет и основные показатели 2009 финансового года» (PDF) . Национальная нанотехнологическая инициатива США. Архивировано из оригинального (PDF) 27 мая 2010 года.
  47. ^ Всемирный отчет об интеллектуальной собственности: прорыв в инновациях и экономический рост (PDF) . Всемирная организация интеллектуальной собственности . 2015. С. 112–4 . Дата обращения 9 июля 2019 .
  48. ^ Браун, Джон Сили и Duguid, Пол (13 апреля 2000). "Ответ Биллу Джою и мрачным технофутуристам" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 31 декабря 2003 года . Проверено 12 мая 2011 года . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  49. ^ Эдвардс, Стивен А. (2006). Пионеры нанотехнологий: куда они нас ведут? . Вайнхайм: Wiley-VCH. стр.  22 -23.
  50. ^ Смолли, Ричард Э. (сентябрь 2001 г.). «О химии, любви и наноботах» . Scientific American . 285 (3): 76–7. Bibcode : 2001SciAm.285c..76S . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0901-76 . PMID 11524973 . Архивировано из оригинала на 2012-07-23 . Проверено 12 мая 2011 . 
  51. ^ a b Дрекслер, К. Эрик; Форрест, Дэвид; Freitas, Robert A .; Холл, Дж. Сторрс; Якобштейн, Нил; Маккендри, Том; Меркл, Ральф; Петерсон, Кристин (2001). «Дебаты о сборщиках - опровержение Смолли» . Институт молекулярного производства . Проверено 9 мая 2010 года .
  52. ^ a b c «Нанотехнологии: Дрекслер и Смолли выступают за и против« молекулярных ассемблеров » » . Новости химии и машиностроения . 81 (48): 37–42. 1 декабря 2003 г. doi : 10.1021 / cen-v081n036.p037 . Проверено 9 мая 2010 года .
  53. ↑ Феникс, Крис (декабрь 2003 г.). «О химии, наноботах и ​​политике» . Центр ответственных нанотехнологий . Проверено 12 мая 2011 года .
  54. ^ Курцвейл, Рэй (2005). Сингулярность рядом . С.  193–196 . ISBN 978-0-670-03384-3.
  55. ^ «Нанонаука и нанотехнологии: возможности и неопределенности» . Королевское общество и Королевская инженерная академия. Июль 2004. Архивировано из оригинала 3 июля 2018 года . Проверено 13 мая 2011 года .
  56. ^ "Королевское общество в отрицании" . Центр ответственных нанотехнологий. 31 июля 2004 . Проверено 13 мая 2011 года .
  57. ^ «Информационный центр по нанотехнологиям: свойства, применение, исследования и рекомендации по безопасности» . Американские элементы . Проверено 13 мая 2011 года .
  58. ^ «Анализ: это первая общедоступная онлайн-инвентаризация потребительских товаров на основе нанотехнологий» . Проект «Новые нанотехнологии». 2008 . Проверено 13 мая 2011 года .
  59. ^ Berube, Дэвид (2006). Нано-хайп: правда о нанотехнологиях . Амхерст, Нью-Йорк: Книги Прометея. Архивировано из оригинала на 2017-10-28 . Проверено 15 января 2020 .
  60. ^ «История: 2010-е» . SK Hynix . Проверено 8 июля 2019 .
  61. ^ «Технология 16/12 нм» . TSMC . Проверено 30 июня 2019 .
  62. ^ "Samsung массового производства 128 ГБ 3-битной флэш-памяти MLC NAND" . Оборудование Тома . 11 апреля 2013 . Проверено 21 июня 2019 .
  63. ^ «Технология 7 нм» . TSMC . Проверено 30 июня 2019 .
  64. ↑ Шилов, Антон. «Samsung завершает разработку 5-нм технологического процесса EUV» . www.anandtech.com . Проверено 31 мая 2019 .
  65. ^ Армаш, Лукиан (11 января 2019), "Samsung планирует массовое производство 3nm GAAFET Chips в 2021 году" , www.tomshardware.com

Внешние ссылки [ править ]

  • Т. Маппес; и другие. (2012). «Изобретение иммерсионной ультрамикроскопии в 1912 году - рождение нанотехнологии?». Angewandte Chemie International Edition . 51 (45): 11208–11212. DOI : 10.1002 / anie.201204688 . PMID  23065955 .
  • Кто изобрел нанотехнологии
  • Что такое нанотехнологии с полной информацией
  • Как сделать карьеру в сфере технологий