Вы здесь

Нанотехнологии (2004) Ч. Пул-мл

Нанотехнологии (2004) Ч. Пул-мл
Нанотехнологии
Автор(ы): 
Ч. Пул-мл, Ф. Оуэнс
Издательство: 
Техносфера
Год: 
2004
Формат: 
PDF
Размер: 
17.80 МБ
Описание: 

Нанотехнология в последние годы стала одной из наиболее важных и захватывающих областей знаний на переднем крае физики, химии, биологии, технических наук. Она подает большие надежды на скорые прорывы и новые направления в технологическом развитии во многих сферах деятельности. Для облегчения и ускорения широкомасштабного использования этого нового подхода важно иметь общие представления и некоторые конкретные знания, которые с одной стороны были бы достаточно подробными и глубокими для обстоятельного охвата темы, и в то же время достаточно доступными и законченными, чтобы быть полезными широкому кругу читателей, желающих больше узнать о существе вопроса и перспективах в этой области. Настоящая книга пытается решить обе эти задачи.

Текущий широкий интерес к нанотехнологии восходит к 1996-1998 годам, когда правительственная комиссия при содействии Центра Оценки Мировых Технологий (World Technology Evaluation Center) (WTEC), финансируемая Национальным Фондом Науки США и другими федеральными агентствами, предприняла изучение мирового опыта исследований и разработок в области нанотехнологии с целью оценки их технологическою 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. Так, например, наблюдались изменения электронной структуры, проводимости, реакционной способности, температуры плавления и механических характеристик при размерах частиц менее критических. Зависимость поведения от размеров частиц позволяет конструировать материалы с новыми свойствами из тех же исходных атомов.

По заключению WTEC эта технология имеет громадный потенциал для использования в чрезвычайно большом и разнообразном множестве практических областей – от производства более прочных и легких конструкционных материалов до уменьшения времени доставки наноструктурированных лекарств в кровеносную систему, увеличения емкости магнитных носителей и создания триггеров для быстрых компьютеров. Рекомендации, данные этим и последующими комитетами, привели к ассигнованию очень больших средств на развитие нанонауки и нанотехнологии в последние годы. Междисциплинарные исследования охватили широкий круг тем – от химии катализа наночастицами до физики лазеров на квантовых точках. В результате для того, чтобы оценить наиболее общие перспективы и последствия развития нанотехнологии и сделать свой вклад на этом новом захватывающем поле деятельности было осознано, что исследователям необходимо периодически выходить за пределы их узкопрофессиональной области знаний. Технические менеджеры, эксперты и те, кто принимают финансовые решения, должны разбираться в очень широком круге дисциплин. Хотя эта книга первоначально планировалась как введение в нанотехнологию, из-за самой природы этой науки она превратилась во введение в отдельные области нанотехнологии, которые, по-видимому, являются ее типичными представителями. Из-за высокой скорости развития и междисциплинарной природы невозможно дать действительно всеобъемлющее изложение предмета. Представленные темы отбирались исходя из достигнутой глубины понимания вопроса, объема их потенциальных или уже существующих применений в технике. Во многих главах обсуждаются нынешние и будущие возможности. Для тех, кто желает узнать больше о конкретных областях, в которых развивается эта технология, даны ссылки на литературу.

Мы попытались дать введение в предмет нанотехнологии, написанный на таком уровне, чтобы исследователи в разных областях смогли оценить развитие области вне пределов их профессиональных интересов, а технические руководители и менеджеры - получить обзор предмета. Возможно, эту книгу можно использовать как основу для университетского курса по нанотехнологии. Многие главы содержат введения в физические и химические принципы, лежащие в основе обсуждаемых областей. Таким образом, многие главы самодостаточны и могут изучаться независимо друг от друга. Так, глава 2 начинается с краткого обзора свойств объемных материалов, необходимого для понимания того, как и почему меняются свойства материалов при приближении размеров их структурных единиц к нанометру. Важным стимулом к столь быстрому развитию нанотехнологии явилось создание новых инструментов (таких как сканирующий туннельный микроскоп), которые позволили увидеть особенности ианометровьгх размеров на поверхности материалов. Поэтому в главе 3 описаны важнейшие инструментальные системы и даны иллюстрации измерений в наноматериалах. Остальные главы рассматривают другие аспекты проблемы.

Один из нас (Ч.П. Пул) выражает благодарность своему сыну Мишелю за несколько десятков рисунков, встречающихся в этой книге, и внуку Джуду Джексону за помощь с несколькими рисунками. Мы признательны профессору Остин Хьюз за обсуждение главы о биологии. Нам оказалась очень полезной информация из пятитомного труда "Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology" под редакцией X.C. Налва (Nalwa) и книги "Advanced Catalysis and Nanostructured Materials" под редакцией B.P. Мозера (Moser), обе выпущены издательством Academic Press.

Категория: 

Добавить комментарий