В наши дни слова нанотехнологии и наноматериалы упоминаются все чаще и чаще. Это во многом объясняется отсутствием исчерпывающей информации об этих терминах и областях их применения. Мы решили восполнить пробел и в своей работе приводим общие понятия и краткую характеристику сфер использования нанотехнологий и наноматериалов по результатам проведенного нами обзора зарубежной и отечественной литературы.

Термин «нанотехнология» в 1974 г был впервые использован японским ученым Танигучи на конференции Японского общества точного машиностроения. Автор, специалист по обработке хрупких материалов, хотел обратить внимание специалистов на грядущий переход к обработке с ультравысокой точностью, прогнозируя, что к 2000 г эта точность достигнет нанометрового интервала, что потребует применения, как новых технологических приемов, так и соответствующего метрологического обеспечения. Однако, принципиальное значение малоразмерных объектов было подчеркнуто значительно раньше.

В 1959 г. Нобелевский лауреат по физике Ричард Фейнман прочитал лекцию с аллегорическим названием «Внизу полным-полно места», которая позднее стала знаменитой. Фейнман рассказал аудитории о фантастических перспективах, которые сулит изготовление материалов и устройств на атомном или молекулярном уровне. Он также указал, что тогда возникнет необходимость в создании совершенно нового класса рабочей и измерительной аппаратуры, требуемой для обращения со столь малыми, наноразмерными объектами. Предсказанная Фейнманом аппаратура появилась в 1980 годах (сканирующие туннельные и атомно-силовые микроскопы и другие приборы), после чего исследователи обрели «глаза» и «пальцы», необходимые для создания и изучения свойств таких объектов. Одновременно был достигнут значительный прогресс в технике, что позволило моделировать характеристики материалов в наномасштабе.

Текущий интерес к нанотехнологиям восходит к 1996-1998 годам, когда правительственная комиссия при содействии Центра оценки Мировых технологий, финансируемая Национальным фондом науки США и другими федеральными агентствами, предприняла изучение мирового опыта исследований и разработок в области нанотехнологии с целью оценки их технологического инновационного потенциала. Нанотехнология базируется на понимании того, что частицы размером менее 100 нанометров (нанометр это одна миллиардная доля метра) придают сделанным из них материалам новые свойства и поведение. Это происходит вследствие того, что объекты с размерами менее характерной длины (которая обусловлена природой конкретного явления) часто демонстрируют другую физику и химию, что приводит к так называемым размерным эффектам – новому поведению, зависящему от размера частиц.

В последние несколько лет нанотехнология стала рассматриваться не только как одна из наиболее многообещающих ветвей высокой технологии, но и как системообразующий фактор экономики XXI века – экономики, основанной на знаниях, а не использовании природных ресурсов или их переработке. Помимо того, что нанотехнология стимулирует развитие новой парадигмы всей производственной деятельности («снизу-вверх» – от отдельных атомов – к изделию, а не «сверху-вниз», как традиционные технологии, в которых изделия получают путем отсечения излишнего материала от более массивной заготовки), она сама является источником новых подходов к повышению качества жизни и решению многих социальных проблем в постиндустриальном обществе. По мнению большинства экспертов в области научно-технической политики и инвестирования средств, начавшаяся нанотехнологическая революция охватит все жизненно важные сферы деятельности человека (от освоения космоса – до медицины, от национальной безопасности – до экологии и сельского хозяйства), а ее последствия будут обширнее и глубже, компьютерной революции последней четверти XX века. Все это ставит задачи и вопросы не только в научно-технической сфере, но и перед администраторами различного уровня, потенциальными инвесторами, сферой образования, органами государственного управления и т. д.

Под понятием «нанотехнология» понимают создание и использование материалов, устройств и систем, структура которых регулируется в нанометровом масштабе, т.е. в диапазоне размеров атомов, молекул и надмолекулярных образований. Данная технология подразумевает умение работать с такими объектами и создавать из них более крупные структуры, обладающие принципиально новой молекулярной организацией. Наноструктуры, построенные «из первых принципов», с использованием атомномолекулярных элементов, представляют собой мельчайшие объекты, которые могут быть созданы искусственным путем. Они характеризуются новыми физическими, химическими и биологическими свойствами и связанными с ними явлениями. В связи с этим возникли понятия нанонауки, нанотехнологии и наноинженериии (нанонаука занимается фундаментальными исследованиями свойств наноматериалов и явлений в нанометровом масштабе, нанотехнология – созданием наноструктур, наноинженерия – поиском эффективных методов их использования).