Нанотехнология

Основные положения нового направления научно-технической революции были намечены в хрестоматийной речи отца нанотехнологий Ричарда Фейнмана, произнесённой им в Калифорнийском технологическом институте ещё в 1959 году: «Там внизу – море места». Тогда его слова казались фантастикой только лишь по одной причине: ещё не существовало технологий, позволяющей оперировать отдельными атомами на молекулярном уровне. Это значит, что тогда ещё не знали, как можно опознать отдельный атом, а потом взять его и поставить на другое место. Такая возможность появилась лишь в 1981 году, когда в швейцарском отделении IBM был разработан сканирующий туннельный микроскоп – прибор, позволяющий наблюдать за мельчайшими элементами материи.

Что же может дать нанотехнология для продления жизни? На этот вопрос наука дала ответ, что она должна создать микроскопические роботы, т.е. нанороботы для внутренней молекулярной хирургии, способные работать с отдельными клетками.

Перспектива для разработки нанотехнических устройств появилась тогда, когда в 1986 году был создан атомно-силовой микроскоп, позволяющий в отличие от туннельного микроскопа, осуществлять взаимодействие с любыми материалами. Для столь маленьких механизмов, которыми являются наноприборы, классическая технология не приемлема, и приходится опираться на разработки самой природы, которая, как известно, предпочитает углерод и органические вещества.

Ещё в 1991 году удалось создать углеродные нанотрубки, однако, только в 1997-1998 годах они получили практическое применение в виде сверхчувственных весов, на которых можно взвешивать вирусы.

Наноустройства, которые будут работать в организме человека на молекулярном уровне, исправляя дефекты, излечивая болезни, станут революцией в медицине. Но пока разработка нанотехнологий только начинается. Когда же начнётся их практическое применение, предсказать трудно.

Роботы размером с рисовое зерно созданы в Японии Казуши Ишиямой из японского Tohuku University. Этими машинами, имеющими внутри цилиндрические магниты длиной 8 мм и диаметром менее 1 мм, можно управлять с помощью электромагнитного поля, под воздействием которого роботы вкручиваются туда, куда надо вкрутиться. Ишияма разработал два прототипа – для жидкой и для плотной среды. Результаты первых испытаний обнадёживают: робот для жидкости успешно передвигался в ёмкости, заполненной силиконом, а «плотный» робот оказался в состоянии проходить сквозь двухсантиметровый бифштекс. Одно из устройств Ишияма оснастил металлическим шипом: предполагается, что, нагреваясь, он будет разрушать раковые клетки. Вводить в вены такую машину можно через обычную иглу.

По словам Ишиямы, его разработка в перспективе может оказаться намного эффективнее используемых сейчас катетеров. Если удастся сконструировать ещё более миниатюрные устройства, они смогут проникнуть и в самые мелкие, а потому пока недоступные сосуды, находящиеся, например, в головном мозге.

Нанотехнологии уже сейчас стучатся не только в дверь науки, но и производства. Вот-вот они принесут в мир особо емкие устройства памяти, которые, например, заменят жесткие диски в нынешних ЭВМ. Неподвижная кремниевая пластина с расположенными на ней целыми полями квантовых капель (до десяти в десятой степени на один квадратный сантиметр) будет представлять собой сверхъёмкое устройство для хранения информации.

В медицине и геронтологии возможно появление молекулярных "роботов-врачей", которые будут существовать внутри организма, помогая ему бороться с инфекциями, а также исправляя генетические и другие дефекты, возникающие в результате стохастических сбоев физиологической деятельности живой системы. Безусловно, они позволят решить проблемы старения и тем самым существенно отодвинут возраст, при котором наступает биологическая смерть организма.

В кибернетике и микропроцессорном производстве нас ждет замена существующих планарных технологий трехмерными, размеры активных элементов будут сопоставимы с размерами молекул, частоты микропроцессоров достигнут терагерцовых величин – всё это позволит создать беспрецедентно мощные вычислительные системы, а возможно, и искусственный интеллект, по своим параметрам превосходящий человеческий.

Все вышеописанное возможно, только пока неизвестно, сколько все это будет стоить, и когда, наконец, произойдет.