Нанотехнологии

Что такое нанотехнология 
Термин «технология» происходит от греческого слова «техно» — 
искусство, мастерство, умение + «логотипы» — наука; как 
совокупность методов обработки, изготовления, изменения 
состояния (свойства, формы) исходного сырья, материала в 
процессе изготовления конечного продукта. 
Задача технологии — обеспечить использование законов природы 
на благо человечества. Существуют различные отрасли техники — 
инженерные технологии, технологии химической водоподготовки, 
информационные технологии и другие. 
Технологии различаются только по типу сырья, материалам. Именно 
существенная разница между таким сырьем, как информация и 
металлоконструкции, определяет значительные различия в методах 
обработки и трансформации. 
У каждой науки своя система терминов и понятий. Давайте сразу 
перейдем к терминологии. Сам термин «нанотехнология», по сути, 
является междисциплинарной областью науки и техники, которая 
связана с исследованием свойств объектов и разработкой устройств 

---

с базовыми структурными элементами размером в несколько 
десятков нанометров. В макроскопическом плане физические и 
химические свойства вещества инвариантны с точки зрения их 
количества или размера. Нанотехнологии направлены на 
манипулирование отдельными атомами и молекулами с 
высочайшей точностью. Это изменит наше окружение более 
радикально, чем мы можем себе представить. 
В 
последнее 
время 
очень 
популярным 
стал 
термин 
«нанотехнология» (НТ). Она объединяет различные идеи и подходы, 
а также различные методы работы с материей. Следует отметить, 
что термину «нанотехнология» предшествует приставка «нано», что 
означает изменение масштаба в 10-9 (миллиардных) раз, т.е. 1 
нанометр = 1 нм = 10-9 м, что составляет одну миллионную часть 
обычного миллиметра. Это примерно соответствует размеру 
молекул (именно поэтому нанотехнологии часто называют 
молекулярной технологией). Для сравнения, человеческий волос 
примерно в 60 тысяч раз толще одной молекулы. Конечно, 
человеческое воображение, используемые термины, образы и 
слова вряд ли способны в полной мере описать «окружающий мир» 
такими крошечными объектами. В то же время, наночастицы, 
входящие в состав системы, отличаются по своим свойствам от 
объемной фазы материи, а также от атомов или молекул, из которых 
она состоит. Основой качественно новых достижений научно-
технических разработок на наноуровне является использование 

---

новых, ранее неизвестных свойств и функций материальных систем 
при переходе на наномастах. Классические представления о законах 
природы начинают ломаться даже с десятых долей микрометра. За 
этим пределом начинается территория, подчиненная квантовым 
законам, в которой раскрывается волновая природа электрона и 
системы микрочастиц. Все природные материалы и системы 
построены из нанообъектов. Природа «программирует» основные 
свойства веществ, явлений и процессов именно на наноуровне (на 
молекулярном уровне). Под нанотехнологическим подходом 
понимается та же, но целенаправленная регуляция свойств 
объектов на молекулярном уровне, определяющая основные 
параметры 
материи. 
Поэтому 
такие 
проекты, 
как 
саморазмножающиеся роботы, с одной стороны, и двигатели с 
сотовым ротором, с другой стороны, не кажутся фантастическими 
или осуществимыми. 
Особенность свойств вещества нанометрического масштаба и 
связанные с ними новые физические явления обусловлены тем, что 
характерные 
размеры 
элементов 
структуры 
нанообъектов 
находятся в диапазоне, соответствующем средним размерам 
атомов и молекул в обычных материалах. С этой точки зрения 
наноструктуры следует рассматривать как особую фазу и устойчивое 
состояние вещества. Свойства веществ и материалов, образованных 
структурными элементами с размерами в нанометровом диапазоне, 
в объемной фазе четко не определены. Это связано с тем, что 

---

изменение свойств обусловлено не только уменьшением размеров 
структурных элементов, но и проявлением квантово-механических 
эффектов, волновой природы передаточных процессов и 
доминирующей роли интерфейсов. Контролируя размер и форму 
наноструктур, можно придать совершенно новые функциональные 
свойства таким материалам, которые существенно отличаются от 
обычных материалов. К уже известным наноструктурам относятся 
углеродные нанотрубки, белки, ДНК и «одноэлектронные» 
транзисторы, которые работают при комнатной температуре. 
Рациональный подход к производству таких материалов и устройств 
означал бы революцию в науке и технике, если бы можно было 
определить и в полной мере использовать законы и принципы, 
определяющие структуру и свойства таких нанообъектов. 
Главная проблема нанотехнологий и по сей день заключается в том, 
что исследователи до сих пор почти ничего не знают об основных 
поведенческих закономерностях отдельных частиц, структур и 
целых систем в этом нанометровом пространстве. Наночастицы 
одновременно слишком малы и слишком велики (для квантово-
механических расчетов, которые очень близки друг к другу в 
наноразмерном пространстве). 
Исследователи пока не могут достаточно точно смоделировать 
поведение наночастиц, поскольку их свойства постоянно меняются 
во времени и пространстве, а количество частиц, объединенных в 

---

наносистемы, пока еще недостаточно велико, чтобы рассматривать 
эти системы как статистические ансамбли. 
Поэтому для реального прогресса в производстве наноструктурных 
материалов и нано-компонентов необходимо будет значительно 
углубить фундаментальные представления о поведении наночастиц 
и разработать надежные методы расчета их свойств.