ЧТО ТАКОЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ?

В последние годы темпы научно-технического прогресса определяются в зависимости от использования искусственно созданных объектов нанометрических размеров. Созданные на основе этих объектов предметы называются "наноматериалами", а способы их производства и использования - "нанотехнологиями". "Нано" - значит очень маленький. 1 нанометр равен одной миллиардной части метра и одной миллионной части миллиметра. Для сравнения: диаметр человеческого волоса 5 000 нанометров. Другой пример: если принять 1 м равным диаметру Земли, то нанометр будет соответствовать диаметру футбольного мяча. Одним словом, нанотехнология - это техническое понятие, связанное с крайне маленькими размерами. Например, размеры нанометра можно сравнивать лишь с размерами атома, и нанотехнологии имеют дело уже не с предметами, а с составляющими их атомами. Ныне нанотехнологии развиваются в трех направлениях: разработка электронных схем с размерами атомов или молекул; изготовление соответствующего размера инструментов; сборка предметов из атомов и молекул.

Сегодня термин "нанотехнологии" начинает становиться крайне популярным. Хотя большинство поддерживающих эту область науки и техники людей имеют крайне поверхностное представление о сути вопроса. Нужно сказать, что в энциклопедических изданиях 1966 года слова "нанотехнология" и вовсе нет. Впервые довольно крупные средства из бюджета на развитие этой области выделили США. Президент Клинтон популярно разъяснил не имеющим представления о нанотехнологиях, что при их помощи из вещества размером с кусок сахара  можно получить материал в десять раз крепче стали. По мнению занимающихся нанотехнологиями видных специалистов, это дверь в совсем иной мир. 

Каждый год в мире в нанотехнологические проекты вкладывается более $9 миллиардов. Передовые позиции в этой области занимают также ЕС и Япония. Исследования по нанотехнологиям проводятся и в странах постсоветского пространства (в том числе и в Азербайджане). По прогнозам, к 2015 году число работающих в различных отраслях нанотехнологической промышленности составит 2 млн. человек.

Сейчас наноматериалы используются при изготовлении защитных и поглощающих свет покрытий, спортивного оборудования, транзисторов, излучающих диодов, элементов топлива, медицинских препаратов и оборудования, упаковки продуктов питания. Наносмеси добавляют в дизельное топливо, что позволяет повысить КПД двигателя на 4-5% и снизить уровень загрязненности выхлопных газов. С 2002 года на кортах играют изготовленными с использованием нанотехнологий теннисными мячами.   

В последние годы звучат оптимистические прогнозы о способах применения нанотехнологий, которые способны основательно изменить применяемые ныне в микроэлектронике, оптоэлектронике и медицине методы, так как обладают огромным потенциалом.

Знаменитый ученый Джей Сторрс Холл уверен, что нанотехнологии получат широкое распространение во всех сферах жизни человека. Применение созданных на их основе товаров и продуктов питания в корне изменит целые отрасли экономики. Вот только один пример. В углеводных нанотрубах электрические провода будут проводить высокое напряжение лучше, чем медные кабели, а прокладывать их будет намного легче. Наноматериалы позволят многократно снизить стоимость автомобильных каталитических конверторов, очищающих выхлопные газы от вредных веществ, что станет возможно благодаря экономии используемых в этих приборах платины и других драгоценных металлов. Реализуется широкое применение наноматериалов в нефтяной промышленности, а также в таких новых отраслях биоиндустрии, как  геномика и протеомика (наука о жизни человека). 

В книге "Танец молекул" физик Тед Серджент пишет, что ввод в живые организмы определенных наносистемных лекарственных препаратов, проекты изготовления которых уже разработаны, позволит добиться определенных физиологических изменений - эти препараты помогут укреплению иммунитета против конкретных болезнетворных организмов. 

Автор книги "Фантастическое путешествие" Рей Курцвели говорит, что созданные в будущем врачи-нанороботы, "поселившись" в организме человека, будут устранять возникающие травмы или предотвращать их возникновение. В теоретическом плане нанотехнологии сделают возможным физическое бессмертие человека путем регенерации его отмирающих клеток. По некоторым прогнозам, в самом ближайшем будущем появятся медицинские установки величиной с почтовую марку. Соприкоснувшись с раной, они мгновенно сделают анализ крови, определят нужные препараты и введут их в кровь. 

 Скоро будут созданы первые роботы на основе нанотехнологий. Теоретически возможно изготовление этими роботами любых предметов из уже готовых атомов. Нанотехнологии способны сотворить чудеса и в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы  заменят сельскохозяйственные растения и животных, изготовляя вместо них продукты питания. К примеру, теоретически возможно получить молоко прямо из травы, без участия коровы. 

Нанотехнологии также способны стабилизировать экологическую среду, так как новые виды промышленности не допустят появления загрязняющих планету отходов. Нанороботы позволят создать для человека подходящую среду обитания на других планетах. Одним словом, мир будет перестроен заново. Нанотехнологии окажут экстраординарное воздействие на всю планету.   

Основателем нанотехнологий может считаться древнегреческий философ Демокрит. Именно он использовал слово "атом" примерно в 400 году до н.э. Слово это на греческом означает "неделимый". В опубликованной в 1661 году статье ирландский химик Роберт Бойл заявил о своем несогласии с утверждением Аристотеля о том, что мир состоит из четырех элементов - воды, земли, огня и воздуха, так как в тот период это утверждение Аристотеля расценивалось как основа философской алхимии, химии и физики. Бойл стремился доказать, что каждое тело состоит из "корпускулов" - сверхмельчайших деталей. Различное сочетание этих деталей создает разные вещества и предметы. После изобретения немецкими учеными Максом Кноллом и Эрнстом Руской в 1931 году электронного микроскопа были проведены первые исследования нанообъектов.  

В 1971 году японский физик Норио Танигучи привнес в науку понятие "нанотехнологии" и предложил назвать так механизмы размером менее одного микрона. В 1981 году немецкие физики Герд Бининг и  Генрих Рорер изобрели микроскоп, способный показывать отдельно взятые атомы. В 1985 году американские физики Роберт Керл и Ричард Смейли создали технологию, позволяющую точно измерять предметы диаметром 1 нанометр. С 1986 года информация о нанотехнологиях стала распространяться среди широких масс. В 1989 году американский физик Ричард Фенаман пророчески заявил, что многие научные проблемы найдут свое решение с овладением учеными навыков работы на атомном уровне. 

Сейчас в отношении нанотехнологий используется выражение "новая промышленная революция". История неоспоримыми фактами доказывает, что все новые рациональные изобретения и научно-технические достижения, с одной стороны, служат толчком для развития человечества, а с другой - ставят его перед лицом новых и опасных событий.    

В написанной в 2004 году аналитической статье о будущем нанотехнологий доказывается, что нанотехнология - это классическая технология с общим предназначением. Прочие подобные технологии - паровой двигатель, железная дорога, электричество - послужили основной причиной революции в промышленности. Такие новшества начинают развиваться как самые простые технологии, обладающие ограниченными возможностями, а потом охватывают многие сферы быта. В результате появившихся новых возможностей происходит полная замена старых. Доказательством тому может служить замена пара электричеством, а телеграфа - электронной почтой. В ближайшем будущем подобного рода замены не только продолжатся, но и ускорятся, основой чего будут выступать нанотехнологии. Примерно через 20 лет существующих ныне промышленных предприятий уже не будет.

Автор книги "Механизмы творчества" Эрик Дрекслер отмечает, что сейчас покупатель промышленной продукции вынужден платить за ее проектирование, использованные материалы, труд рабочих, транспортные расходы, хранение товаров на складах и организацию реализации. Нанофабрики же способны производить большой объем продукции в любом месте и в любое время, в результате чего отпадает необходимость во многих из перечисленных операций. Поэтому еще неизвестно, как повлияет нанопроизводство на цены и уровень безработицы.

 Гибкость нанотехнологий и возможность производства основательно улучшенной продукции позволяют предположить, что во многих областях простые товары лишатся возможности конкурировать с продукцией нанофабрик. А сосредоточение технологий нанофабрик в одних руках приведет к новому монополизму. По мнению ученых в области нанотехнологий, с точки зрения современных стандартов продукция нанотехнологии будет очень дорогой. Руководители мощных монополий позволят владельцам технологий устанавливать высокие цены, чтобы получить большую прибыль. А это значит, что миллионы неимущих будут лишены возможности воспользоваться жизненно необходимыми дешевыми технологиями.

Существуют и другие аспекты проблемы. Завладев нанотехнологиями, террористы и преступные группировки могут нанести огромный вред обществу. Химическое и биологическое оружие может стать страшным оружием в их руках, не составит никакого труда создать новые виды оружия, предназначенного для уничтожения людей с большого расстояния. Спрятать подобное оружие очень легко, а обнаружить и нейтрализовать его будет большой проблемой. Труднее станет и найти совершивших подобные преступления.

 С другой стороны, и у государства появятся новые возможности. Создание очень маленьких и очень дешевых компьютеров не вызовет никаких трудностей в теоретическом плане. Размещенные на этих компьютерах секретные программы позволят постоянно контролировать население. Станет возможным изготовление большого количества устройств слежения с крайне малыми затратами. Автоматизированные технологии, созданные за счет возможности выпускать миллиарды сложных устройств себестоимостью всего несколько долларов,  могут применяться и к одному человеку, и ко всем людям. Будет создано такое медицинское оборудование, которое позволит относительно легко модифицировать структуру мозга. А это, в свою очередь, сделает возможным добиться стимуляции его различных частей, различных эффектов психической активности. Это - закладка основ нанотехнологической наркомании. 

Довольно сложное будущее у нанотехнологий и в военном аспекте. Представьте себе "насекомое-невидимку" размером примерно 200 микрон, которое запускается в среду обитания беззащитных людей и вводит в их тела яд. Создав 50 млрд. таких "насекомых", можно уничтожить все человечество. К тому же такое количество подобного оружия может поместиться в одном чемодане. Созданное на основе нанотехнологий огнестрельное оружие будет очень мощным, а их снаряды будут сами находить и уничтожать цели. Засекать аэрокосмическую технику радарами станет почти невозможно, так как при ее изготовлении будет использоваться мизерное количество металла, а может, и вовсе обойдутся без металла. Вмонтированные в боевые роботы компьютеры будут способны активировать любое оружие на расстоянии, а более компактные источники энергии позволят намного улучшить деятельность самих роботов. В ходе боевых действий будет отдаваться предпочтение уничтожению не военной техники или промышленных предприятий, а людей. Специалисты уже теперь бьют тревогу, так как наночастицы способны легко проникнуть в организмы людей и животных через кожу, дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт.  

Некоторые нанообъекты способны оказывать токсическое воздействие на клетки различных тканей. К примеру, таким свойством обладают углеводородные нанотрубы, считающиеся самым перспективным наноматериалом ближайшего будущего. Проникнув в организм, наночастицы полистирола вызывают воспаление тканей легких, способствуют созданию условий для тромбоза кровеносных сосудов. Есть также сведения о нарушении углеводородными наночастицами сердечной деятельности и ослаблении иммунной системы. Еще одной усложняющей ситуацию причиной является производство многих наноструктур различными способами, что приводит и к различному влиянию изготовленных с их помощью нанопродуктов на человека и среду его проживания.  

В 2004 году Совет по научной политике Агентства охраны окружающей среды США создал рабочую группу экспертов, которой поручили создание Белой книги, посвященной обсуждению возникающих в результате применения нанотехнологий угроз. Уже опубликован черновой вариант этого документа. Авторы этого проекта определили нанотехнологии как исследования на уровне атомов, молекул и макромолекулярном уровне. Однако пока очень мало информации о механизме воздействия на окружающую среду неконтролируемого выброса отбросов наночастиц, так как серьезное изучение вопроса, как они себя ведут в окружающей среде, начато совсем недавно. Хотя и известно, что наночастицы способны концентрироваться в воздухе, почве и сточных водах, у науки недостаточно информации для моделирования этих процессов. Известен и факт разрушения наночастиц под воздействием света и химических веществ, а также контакта с микроорганизмами. Однако пока и эти процессы не исследованы в достаточной мере. 

Опыты на аквариумных рыбках и собаках показали, что шарообразные многоатомные углеводородные молекулы в силах разрушить мозговые ткани. Проникновение наночастиц в биосферу может привести к различным последствиям. Однако недостаток информации в этой области не позволяет прогнозировать их. Поэтому составители Белой книги рекомендуют ускорить работы по всестороннему и широкомасштабному изучению связанных с загрязнением окружающей среды наночастицами угроз и рисков.