Перед лицом перемен

Все только начинается

Нанотехнология подразумевает манипуляции с крохотными объектами

Нанотехнология подразумевает манипуляции с крохотными объектами. Нанотехнологи конструируют механизмы из отдельных атомов. Для измерения гигантских расстояний в космосе ученые используют такую единицу, как световой год — то есть расстояние, которое свет проходит за юлианский год, что составляет немногим менее 10 триллионов километров. Я поинтересовался у профессора, занимающегося нанотехнологиями, в чем измеряются непостижимо крохотные расстояния нанопространства. Он ответил, что в нанометрах; нанометр равен одной миллиардной метра. Миллиардная доля метра. Невозможно осознать, сколь мал этот размер. В математическом выражении это 10 метра, или 0,000000001 метра. Так понятнее? Умом я это понимаю, но представить не могу. Я спросил: «Это примерно сколько?» Профессор на секунду задумался, потом ответил: «Нанометр — это приблизительно столько, на сколько мужская щетина вырастает за одну секунду». Я никогда не задумывался, что происходит со щетиной за секунду, но что-то наверняка происходит. Чтобы она выросла на миллиметр, требуется примерно день, не быстрее. Щетина не появляется на вашем лице ровно в восемь утра. Щетина — штука неторопливая, и это отражается в нашем языке. Мы не говорим «быстрый, как борода» или «проворный, как щетина». Теперь мы можем представить, насколько медленно растет щетина: нанометр в секунду.

Нанометр действительно что-то очень крохотное, но не самое маленькое на планете. Если есть нанометр, то может быть и половина нанометра. Есть даже пикометр, который составляет тысячную нанометра. Потом есть аттометр — миллионная нанометра. И есть зеп- тометр — миллиардная нанометра. Миллиардная миллиардной метра. Если у вашей щетины начнет расти щетина…

Профессор сэр Харолд Крото, лауреат Нобелевской премии по химии за 1996 год, совместно со своими коллегами обнаружил молекулярные соединения, принадлежащие третьей форме углерода и представляющие собой нанотрубку графита. Назвали их фуллеренами, или бакиболлами, а самую распространенную молекулу этих соединений С60 — бакминстерфуллереном. Своими названиями открытие химиков обязано американскому архитектору Бакминстеру Фуллеру, который широко использовал геодезические конструкции, по виду напоминавшие структуру молекулы С60. Молекула С60 обладает замечательными свойствами: она в сто раз прочнее и в десять раз легче стали, а электропроводность у нее, как у металлов. Открытие фуллеренов породило целую волну исследований в машиностроении, космонавтике, медицине и многих других областях науки и техники. Если фуллерены использовать в промышленных количествах, то благодаря молекуле С60 стало бы возможным создание самолетов, в двадцать или даже пятьдесят раз больше современных, но при этом легче их и намного эффективнее по расходу топлива. Можно было бы возводить здания, выходящие за пределы атмосферы, или построить мост, перекрывающий Большой каньон в Колорадо. Вес автомобилей и поездов уменьшился бы в несколько раз, и они были бы гораздо экономичнее благодаря солнечным батареям.

Теоретически нанотехнология позволяет создавать любые субстанции или объекты размером с атом и больше. Пока ученые размышляют над практической реализацией проектов, другие специалисты думают о политических и экономических последствиях. Старший научный сотрудник Института глобального будущего (Institute for Global Futures) Чарлз Остман считает: «Сегодня могущество и влияние в мире базируется на контроле над природными и промышленными ресурсами. Как только нанотехнология позволит синтезировать любой физический объект дешево и легко, нынешние экономические системы устареют. Трудно представить себе более захватывающий сценарий развития будущего, чем нанотехнологии».

Будут реализованы все эти возможности или нет, но нанотехнология обещает радикальные инновации в таких разных областях, как, например, машиностроение и медицина. Области ее применения, как заметил Остман, это и «расчеты на молекулярном уровне, и “запоминающие” сплавы, и создание синтетических органических компонентов, и генная инженерия, и создание миниатюрных механизмов». В медицине создаются наномеханизмы толщиной с человеческий волос, проходящие по венам и артериям и очищающие стенки сосудов от атеросклеротических бляшек. Потенциал применения нанотехнологий в медицине, по выражению Остмана, «мы даже не в силах вообразить» — это «видоизменение с помощью нанохимии практически любого органа человеческого тела на клеточном уровне для излечения от болезней, продления жизни, повышения сенсорных и умственных способностей». Уже производятся культуры для выращивания искусственной кожи, а исследования по созданию органического искусственного сердца ведутся в целом ряде стран.

Нанотехнология также играет ведущую роль в дальнейшей миниатюризации компьютерных систем и революционизирует способы их применения. В обозримом будущем компьютеры станут настолько компактными и гибкими, что мы сможем носить их на теле и заряжать от электрической активности кожной поверхности. Вопрос пока лишь в том, куда девать монитор. Вряд ли вы захотите щеголять пленками микропроцессоров на запястьях и при этом повесить себе на шею огромный дисплей. Одно из решений — проекция на сетчатку глаза с помощью лазеров низкой мощности, закрепленных на оправе для очков и проецирующих изображение непосредственно в глаз. Что-то подобное уже используется в современных авиационных системах. Пилоты видят навигационные данные благодаря нашлемному индикатору и могут менять направление полета с помощью движений глаз. Будем надеяться, когда они буду пролетать над вражеской территорией, им не захочется чихнуть.

Для повседневного и более широкого применения компьютеры уже начали вшивать в одежду. Манжеты рубашек можно оборудовать сенсорами, измеряющими пульс и другие жизненно важные показатели, и при малейшем подозрении на проблемы со здоровьем данные сразу пересылать врачу. «Умная» обувь, преобразовывая энергию движения, сможет обеспечивать работу носимых компьютеров. Другие инновации вскоре заменят обычную клавиатуру. Уже сейчас есть интерфейсы, контролируемые исключительно мыслительной способностью. Сконструированы специальные гарнитуры, считывающие излучения головного мозга, которые преобразуются в указания компьютеру. Но это лишь начало. Описанные устройства работают вне тела или на теле пользователей. Скоро информационные технологии могут переместиться внутрь человеческого тела и даже внутрь мозга. Компьютеры, возможно, вот-вот сольются с нашим разумом и сознанием.

Добавить мысль

Нажмите, если хотите добавить

Рубрики