Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
МИЦFЛЛЫ
(Micelles)
ВО
Т
и
д
е
т
Еж
п
о ле
су
,
пох
рю
к
и
вае т
,
н о
жк
а
ми
коротышк
ам
и
по
кореш
кам
I
ю
с
т
уки
ва
ет.
Л
ис
113
него,
Е
ж
брык
!
-
и
с
т
ал
ш
ариком
.
П
о
ли
-к
а
,
с
унь
СЯ
к
и
см
у
,
-
кр
угом
ко
лю
ч
К
~
1
.
Вит
алии
Биан
ки
.
«
К
а
к
Л
и
с
Е
жа
п
е
ре
хитрил
-
Наверняка
вы
виле
ли
в
поле
или
11
л
ес
у
жи
вою
ежик
а
...
ИДИ
хотя
бы
на
карт
и
нке
-
ма
л
е
н
ь
к
и й
.
бе
з
з
ащи
тный
-
как
,
наверное
,
ему
труд
но
жить
ср
еди
опасн
ых
х
ищников!
К
о
н
е
ч
но
,
при
встрече
с
лисой
еж
не
может
всту
пить
С
ней
в
бой
,
нет
у
него
страшных
з
у
б
о
в
,
д
а
н
раз
меры
не
те
.
Но
при
ро
да
н
е
з
р
я
подар
ила
ему
острые
иго
л к
и
-
при
приб
л
ижении
опас
н
ости
ежик
мг
новенно
сворачивается
в
клубок
,
и
ли
сице
ничего
не
остается
,
как колоть
о
них
свой
нос
-
вот
ж
е
еж
,
б
ли
зко
.
а
не
д
о
ст
а
н
е
ш
ь
.
Вы
спроси
те
,
при
'[
ем
зд
е с ь
мице
ллы
?
дело
в
то
м,
что
поведение
ежа
в
моменты
опас
ности
очень
похоже
на пове
дение
мицел
л
в
«
н
е
д
р
уж
е
ст
ве
н
ной
'
>
среде
.
Мицеллы
-
это
ассоциа
ты
амфифиль
н
ых
молекул
п
овер
хно
стно-активных
ве
ще
с
т
в
(ПАВ)
,
об
ла
дающих
по
лярной
ги
дрофил
ьной
« г
ол
о
в
о
й»
(амино
-
,
карбокси
льной
,
су
ль
фо
эфирной
или
сульфо-группой
,
«
л
юб
я
щ
е
й
»
воду)
И
неполярным
у
г
лево
доро
дным
«
х
в
ост
о
м'
>
.
Ес
ли
такое
вещество
растворить
11
л
ю
б о
й
жидкой
сре
-
д
е
,
м о
лекулы
П
А
В
бу
д
ет
за
п ол н ят
ъ
е
е
поверх
ность
(см
.
Пленки
Ле
нгм
ю
р
а-Ъзодже
т
ту;
д
о
т
е
х
п
ор
,
пока
и
х
концентрация
не
до
ст
и
г
н
е
т
неко
т
о
ро
г
о
пре
де
ль
н ого
з
н
ач
е
н
и
я,
н
а
зываемого
кри
тичес
кой
концентрацией
мице
л
лообра
зования
(ККМ)
.
П
ри
эт
о
м
молекулы
ПАВ
бу
д
ут
обра
ш
ат
ьс я
к
ж
и
дкой
фа
зе
тем
концом
.
который
бл
иже
по
х
им
ической
природе
к
мо
леку
лам
ра
ст
ворителя
.
Выше
же
критической
концентра
ции
ми
ц
еплообразования
моле
ку
лы
начнут
«
съеж
и
ваться»
,
обра
зуя
за
м
кн у
т
ы
е
ассоциа
ты
,
гидро
фил
ь
ная
ил и
гидрофобная
ч
а с
т
ь
ко
т
оры
х
п
о
л
ностью
за
м
к
н
у
т
а
11
объемс
мице
л
лы
(рис.
1).
Е
сли
мы
раство
ряем
ПАВ
в
по
лярной
сре
де
(напри
мер
,
в
во
ле),
т
о
нар
ужу
будут
обращены
по
ляр
н
ы
е ч а
ст
и
молеку
л
.
а
мице
л
лы
бу
д
ут
называ
ться
«
п р
я
м
ы
м
и»
.
Ес
ли
же мо
леку
лы
ПАВ
поместить
не
в
во
ду
,
а
,
н а
п
р и
м
е
р
,
в
непо
лярное
мас
ло
,
то
он
и.
с
лов
но
ежик
.
свер
нутся
в
клубки.
выставив
,
как
и
го
лки
,
наружу
свои
гидрофобные
хвос
ты
.
Такие
м
и
ц
ел
л
ы
носят
н
азвание
«
о
б
р
а
ш
е
н
н
ы
х
»
.
Дв
ижущей
силой
т
а
к
о
г
о
пове
д
ения
мо
лек
ул
яв
л
я е
т
с
я
уме
ньшение
межфа
зного
натяжения
н
а
гран
ице
мице
лла
э
р
а
с
т
в
о
р
и тел
ь.
Вообще
ве
лич ина
ККМ
сильно
з
а в
и
с
и
т о
т
при
роды
П
А
В
.
д
лин ы
уг
лево
доро
дного
р
ади
кала
,
эл
е
к
т
рол
и
т
а
и
рН
рас
твора.
Чем
дл
и
н
не
е
у
г
лево
доро
дны
й
ради
кал
и
с
лабее
по
лярн
ая
группа
,
тем
ниже
може
т
быть
концентрация
П
А
В
.
вы
зывающая
мице
л
лобр
а
зов
ание
.
При
увеличении
концен
траци
и
П
А
В
мице
л
пы
мо
г
у
т
де
формиро
ваться
и п
р
и
о б
ре та
т
ь
несфери
ч
ескую
форму.
Так
мож
но получить
несфери
чески
е
типы
мице
л
л
:
ци
лин
дрические
.
гексагонально
упакованные
.
л
а
м
ел
л
я р н
ы
е
и
проч
.
Ес
ли
в
зять
раствори
те
ль
с
ложно
го
состав
а
,
смешав
ко
мпо
-
1.28
• • •
,.
ПАВ
об
рвше
н
ны
е
ц
ил
н
нд
р
н
ч
е
с
ки
е
мвцеля
ы
~
об
р
ащен
н
ые
сфер
и
ческ
ие
и
и
пеялы
...:;;.
--,"--
..;а
неуперялоченная
с
ред
а
Рис.
1.
Аи
а
гр
ам
м
а
С
О
С
ТОЯ
Н И Я с
исте
м
ы
вод
а
-
м
ас
л
а
-ПАВ
н
ен
ты
со
г
ласно
д
и
а
г
р
а
м м
е
состояния
«
п
ол
я
р
ный
рас
твори
те
ль
-
н
е
полярный
р
аствори
те
ль
-
ПАВ
»
,
т
о
м
ожно
по
лучи
ть
микро
г
ет
ерогенны
е
сис
т
емы
,
по
лярна
я
и
н
епо
пярн
ая
фа
зы
ко
то
ры
х
бу
ду
т
прос
тр
ансгвснно
ра
зде
лены
мономо
ле
кул
я
р н о
й п
л
енкой
ПАВ
в
объеме
кажущейся
о
дн
оро
дной
жидкос
ти
,
Мице
л
л
ярны
е
с
ист
е
м
ы
а
кт
и
в
н
о
испо
ль
зуют
в
процесс
а х
син
т
е
з
а
наноструктур
и
на
ном
ате
риалов
.
Так
,
с и
нте
з
в
обращ
енных
мии
е
л
л
а
х
ЯII-
п
я
е
тс
я
на
сего
дн
я с
амым
рас
про
с
траненны
м
способом
ФОрмирования
о
дноро
дных
по
р
азме
ру
наночастиц
,
а
прямые
мице
ллы
при
м
еня
ю
т
для
т
е
м
п
л ат
н
о
г
о
син
те
з
а
иеолитов
,
мезопор
ис
т
ых
мплекуляр
ных
сит
и
нанопорис
тых
ссе
ли
нений
.
В
приро
де
миц
е
ллопо
добные
струк
туры
обра
зую
тся
11
крови
.
В
м
ежтк
ан
евой
ж
ид
к
о
ст
и
,
в
л и
ло
с
о
ма
х
и
рибосома
х
,
а
та к
ж
е
с
л
у
жа
т
ос
ионными
компонен
т
ами
при
транспорт
е
ли
п и
цо
н
И
В
процесса
х
био
мин
ер
али
зации
.
л
и
т
е
р
а
т у р
а
1.
Щ
уки
н
Е
.Д
. ,
П
е
р
и
о
в
А
.
В
;
АItС
Л
lI
на
Е.
А
.
К
ол
л
ои
д
н
а я
х
им
и
я
:
У
ч
с
б
н
ик
дл
я
студснт
ов
ву
з
ов
.
М
.
:
В
ы
с
ш
ая
ш
к
ола,
2006. 444
с
.
..
.:
1.29
МОЛЕКУЛЯРНАЯ
ЭЛЕКТРОНИКА
(Molecular
Electronics)
Э
л
ектро
н
н еис
ч
ерпаем
как
и
а
то
м.
н.н.л
ьо«
«
Импери
ализм
u
эм
п и
р
иок
р
и
т
и
ц
и
зм»
Давно
л
и
Вы
обращали
внимание
на
э
лект
рическую
схему
материнской
платы
Вашего
компьютера
?
А
ве
д
ь
каждый
ее
компонент
пре
д
ставляет
собой
с
л
ожное
электронное
УСТРОЙ
с
тво
с
размерами
э
лемен
тов
не то
лше
че
лове
ческого
во
лоса
.
Тем
не
менее
,
современная
э
лектроника
требует
все
большего
и
большего
уменьшен
ин
их
размеров
.
Уже
сего
дня
про
и
зво
дя
тся
1
ОО-наноме
тровые
тран
зисторы
,
011-
робсваны
одноэлектронные
транзисто
ры
на
основе
от
де
льных
углеродных
нинотрубок.
раз
работаны первые
алгоритмы
вычислений
для
квантовых
компьютеров.
Каков
же
минимальный
размер
электрон
ного
элемента
и
во
зможно
л
и
собрать
его
и
з
от
де
льных
а
томов?
Именно
эти
вопросы
ста
вит
пере
д
собой
мо
леку
лярная
электроника
,
рассматривающая
э
лектронные
устройства на
основе
от
де
льных
мо
леку
л
.
Уже
бо
лее
50
л
ет
на
зад
в
органической
химии
появи
лись
пер
вые
«
п
р
о
в
о
д
я
ш
и
е
по
лимеры
»
имеюшие
сопря
женную
систему
орбиталей
на
всей
длине
мак
ромо
леку
пы
.
Такой
полимер
пре дставляет
собой
простейший
прово
дник
и
може
т
быть
исполь
зован
в
качес
тве
прово
да
в
молеку
ляр
ной
эл
е
кт
р
о
н
и
к
е.
Аналогично
,
алки
льная
цепь
бу
дет
прояв
лять
ре
зистивные
свойства
,
а и
з
1.30
д
в
у х
акцеп
торных
групп
можно
соз
дать
про
стейший
кон
денсатор
.
Если
же
в
от
де
льной
молекуле
реали
зуется
энергетический
барьер,
аналогичный
р-п
-переходу
в
полупроводни
ке
,
то
такая
молекула
бу
дет
прово
ди
ть
ток
л
и
ш
ь
lJ
одну
сторону
,
т
о
есть
явля
ться
про
стейшим
дио
дом
.
Д
ля
создания
же
э
лементов
логики
на
основе
о
т
де
льных
дио
дов
нужно
лишь
научиться
обьединя
ть
их
в
функцио
нальные
се
ти
.
Интересно
,
'ПО
многие
важ
ные
принцилы
молеку
лярной
э
ле
ктроники
,
например
,
сборка
с
ложных
устройств
из
мо
д
ул
е й,
з
а
и
м
ст
в
о
в
а
н
ы
и
з
схо
дных
облас
тей
науки
-
компьютерной
архитек
туры
,
по
лу
проводниковых
технологий
и
т
.д
.
Так
,
на
Ри
с.
1..
Э
л
ектрич
е
ск
ая
с
хе
ма
и
мо
л
еК
У
I\
ЯРНЫЙ
ан
а
лог
Ао
г
и
чес
ко
го
эле
мен
та
«
ИН
НАНОТЕХНОЛОГИ
И
рис
.
I
пре
дс
т
ав
лено
сх
е
мат
и
че
с
к
о
е
и
зображе
ние
ор ганич
еской
мо
лску
лы
(
теор
е
тическая
мо
д
е
ль)
,
ко
торая
може
т
выс
тупа
ть
н
качестве
л
о
г
и
че
с
к
о
г
о
э
л
е
м
е
н т
а
(,
И
» .
И
з
уч
ени
е
э
лек
трич
еских
свойств
о
т
де
льных
мо
леку
л
свя
зано
с
и
змерением
их
во
ль
тампер
ных
харак
терис
тик
(ВАХ)
,
которое
и
является
о
лной
и
з
самых
сложны
х
з
ада
'
,
на пути со
з
ла
НИИ
мо
лек
у
лярн
ых
э
лек
тронных
у
с
т р
о
й
ст
в.
Наибо
лее
про
с
то
прово
дить
измерени
е
само
собuрающuхсн
монослоев
н
а
атом
но
-
г
л
адких
110-
верхнос
тих
.
а
з
ате
м
оu
епи
ть
ВАХ
о
т
де
льной
мо
леку
лы
.
О
днако
,
н
есм
отря
на
огромные
во
змежнос
т
и и п
срспективы
ра зви
тия
л
ог и ч
е с
к
и
х
уст
ройс
тв
на
основе
ра
зличных
мо
леку
л
бе
зоб
л
нч-
ное
бу
дущее мо
леку
лярных
компьют
еров
во
многом
омрачено
ря
дом
проб
нем
.
свя
занных
как
С
необхо
димос
тью
решении
научных
,
так
и
чисто
технологических
проб
лем,
К
их
чис
лу
о
т
носятся
проб
лема
комбинировании
устройств
на
мо
леку
лярном
уровне
без
и
зменения
их
ин
д
и
в
ид
у
ал
ь
н
ы
х э
лек
трических
свойств
,
проб
ле
ма
синте
за с
ло
жных
органических
м
олеку
л
,
по
л у
ч е
н
и
е
н
адежных
токопрово
дящих
контак
тов
,
рассеяние
э
н
е
р
ги
и
э
лектронов
на
ко
лебате
ль
ные
и
д
р
у
г
и
е
мо
ды
.
нриво
дя
шие
к
л
в и
ж
е
н
и
ю
мо
леку
л
,
ну
и
конечно,
проб
лема
охлаждения
молеку
лярных
компьютеров
.
Вопросы
,
требующие
решения
,
отню
ль
не
ограничиваются
этим
списком.
Появя
тся
л
и
мо
лекулярные
компью
теры
-
время
покаже
т
.
л
и
т
с
р
а
т у
р
а
1.
А
,
'
;
гат
А
.
>
K
a
rп
eг
М
.А
.
Мо
.
е
сш
а
г
Rcclificrs.
Сп
сгп
,
Phys. LCII. 1974. Vol
.29
.
Р
.
2
77
.
2. EllenbogenJ.
с.
,
LOI'eJ.Ch,
Аг
спп
е
с
шг
е
ь
го
г
Мог
е
сш
аг
EJectronic
Согпрш
сгк
1. Logic Stru
ctur
cs al1d
ап
Addcr
Dc, igncd
[го
п
:
Мот
е
сш
аг
П
е с
п
о
ги
с
Diodcs.
Pro
c c cdi
l1
~
ofth
c IEEE. 2000.
Уо]
.
88. Nq3.
Р
.
386- 426.
:lЗ:l
МОЛЕКУЛЯРИО-ЛУЧЕВАЯ
ЭПИТАКСИЯ
(Molecular
Веат
Epita;\y)
Кисть
,
р
ук
а
и п
алитра
н
ужны
,
чтобы
рисова
ть
,
.10
к
ар
тин
а
со
з
н
ает
ся
вов
се
н
е
ИМИ
.
Жан
Шарден
Том С
ой ер
с
о
зд
а
ет
про
ст
ейшую
много
слойную
струк
ту
р
у
-
кр а сит
заб
о
р
(
им
юст
ра
ц
ия
к
книге
-
П
р
и
км
о
ч
е
н
ия
Т о
м
а
Со
йера
-
)
Жизнь
современного
человека
трудно
себе
пре
дставить
без
микроэ
лектронной
техники
.
В
основе
бо
льшинства
микросхем
,
светоизлу
чающих
д
и
о
до
в и
д
р у
г
и
х
по
лупроводниковых
систем
лежат
многослойные
структуры
из
ра
з
личных
полупрово
дниковых
материалов
.
Вы
несенное
в
э
п и
г
р
а
ф
изречение
о
живописи
может
быть
в
полной
мере отнесено
и
к
соврс
менной
микроэ
лектронике
:
будучи
очень
важ
ной
,
з
ад
а
ч а
со
з
дания
многослойных
структур
является
о
дноврсменно
И
очень
с
ложной
:
нс
достаточно
уметь
формировать
«до
р
о
ж
к
и»
ме
таллов
или
полупроводников
-
необходимо
еще
и
разработа
ть
д
из
а
й
н
всей
схемы
в
це
лом
.
При
этом
элемен
ты
микроэ
лектроники,
например,
излучающий
элемент
д
аж
е
самой
обыкновенной
лазерной
ука
зки,
включают
до
5
-7
полупровод
никовых
слоев, а
их
толщина
не
превышает
доли
микрометра
,
что
на
д
в
а
-
тр
и
порядка
меньше
тол
ши
ны
че
ловеческого
во
лоса.
Самым
пере
довым
методом
по
лучения
мно
гос
лойных
полупрово
дниковых
систем
,
гете-
а
т
ом
н
ы
е
_
пучки
э
ф
фуз
и
о
н
ные
я
че
йк
и
Р
и
с.
1..
Vпрощ
ен
н
ая
с
хе
м
а
ро
ст
овой
кам
еры
в
с
исте
ме
М
ЛЗ
1.32
• • •
роструктур
и
тонких
пленок
с
контролем
то
л
щины
н
а
ат
омн
о
м
уровне
является
ме
тод
моле
кулярftо-лучевой
э
п
и
т
акс
и
и
(МЛЭ).
По
сути
МЛ
Э
пре
дставляе
т
собой
ре
зу
льтат
фантастическою
у
с
ове
р
ш
е
н ст
в
о
в
а
н
и я
достаточно
старо
го
спо
соб
а
н
анесени
я
пл
е
н
о
к
путем
испарения
веще
с
тва
в
вакууме.
В
мето
д
е
МЛЭ
то
н
к
и
е
(то
лщи
н
ой
от
неско
льких
нан
ометров)
упор
я
доченные
с
лои
формирую
тся
на
нагр
е
той
монокристал
л
и
ч е с
к
ой
подло
жке
в с
вер
х
высо
ко
м
ва
кууме
(
до
10- 12
атм
)
(ри
с
.
1).
Высок
ая
т
емп
е
р
ату
р
а
спо
собствует
б
ыстро
й
мигр
ации
ат
о
м
о
в
по
поверх
ности
,
в
р
е
з
у
ль
т
а
те
ч
ег
о
ат
о
м
ы
за
н
и
м
а
ют
строю
опред
е
л
енны
е
полож
е
н и
я,
ори
ен
тиров
анные
относите
л ьно
подло
жки
-
прои
схо
ди
т
э п
и
та
к
си
альный
рос
т
крис
т
аллич
еско
й п
ленки
.
Основным
б
лок
ом
си
с
темы
МЛ
Э
является
рос
товая
к
а
мер
а,
в
которой
испарение
материа
л
ов
осущ
ес
т
вля
етс
я и
з
э
фф
уз
и
о
н
н
ых
я
ч
ее
к
н
агрев
аемых
до
выс
о ко й
те
мпературы
по
лых
цилиндров
с
крошечным
отверстием
в
крышке
(
эфф
у
зия
-
м
е
дл
енное
ис
т
ечение
газов
чере
з
малые
отвер
сти
я)
.
В
о
дной
рос
товой
камере
может
распо
лагаться
неско
лько
испарителей
,
каждый
и
з
к
от
о р
ы
х
прелн
азн
ачен
для
нанесе
ния одного
вещества
,
Ис
паряе
мый
материал
осаждается
на
подложку
,
за
к
р
е
пл
е
н
н
у
ю
на
ма
нипулятор
е
с
нагрев
ат
е
льным
устройством
.
Помимо
испарите
лей
,
в
ро
сто
вой
к
амере
на
хо
д
я
тс
я
системы
ан
али
з
а
р
астущей
пленки
,
на
прим
ер.
мас
с-с
пе
ктр о
ме
т
р
дл
я
ан
ализа
сос
тав
а
оста
точной
атмосф
еры
в
камере
или
л
и
ф
р
а
к
томе
тр
отраженных
эл
е
кт
р о
н
о
в,
контро
лирую
щий
структуру
формируемых
п
ленок
.
Рис.
2.
Комп
лек
с
АЛЯ
мо
лек
улярно-
лу
ч
е в
ой
э
п
итакс
и
и
фирмы
RIBER
В настоящее врем
я
бо
льшинств
о
установок
д.,
Т
Я
М
Л
Э
сост
оя
т
из
авто
матизированных
мо
д
ул
е
й
(рис
.
2),
которые
подра
зле
ляются
на
тех
по
логи
ческ
ие
и
в
спомогате
л
ьные
.
Техно
логи
ческие
мо
дули
пре
дназначены
дл
я
прове
д
ения
оп
ре
де
ленного
техно
ло
гич
еско
го
проиесса
о
ч
истк
и
под
ложек
,
осажд
е
ния
пленок
,
анализа
фо
рми
руемых
структур
и
т.
д.
).
Вспомогатель
ными
являются
,
например
.
м
о
д
ул
ь
з
а
г
р
уз
к
и
выг
рузки
,
модуль
п
р
е
д
в а
р
и т
е
л
ь
н
о
й
откачки
и
обезгаживания
в
а к у у
м
н
ы
х
к
а
м
е
р
и
др
.
Вхо
дя
шие
в
состав
ком
плекса
МЛ
Э
мо
дули
сое
ди
няют
ся
между
собой
шлюзовыми
устройства
ми
и
системой
перемещен
ия
под
ложек
и
обра
зцов
из
одного
модуля
11
другой
бе
з
н
ару
шения
вакуума
.
Бо
льш
ие р
а
з
м
е
р
ы
,
сло
ж
н
о
ст
ь
конс
трукции
,
высокая
стоимость
(
до
д
е
с
ят
к
о в
миллионов
д
ол
ларов)
де
лает
ком
плексы
молекулярно-лучевой
эпитаксии
«пирамидами
»
века
нанотехнологий
.
Ли
тер
а
тура
1.
Мо
лек
ул
ярн
о
-л
учевая
э п
ита
к
с
и
я
и
гетерострукгуры
/
Ре
ц
,
Л
.
Ч
е
н
г
,
К
.
П
ло
г
.
М
.
:
Мир
,
1989
.580
с
.
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
1ЗЗ
НАНОАКТЮАТОРЫ
(Nanoactuators)
...
к
р
атчайш
с
е
выр
п
ж
си
и
е
с
мы
с
л
а
ЖИ31
Н1
м
о
ж
е
т
быть
та
ким
:
ми
р
дн
и
ж
е
гся И
с
о
в
с
ршс
н с
тву
стс
я.
Г
л
а
в
н
а
я
задача
-
в
н
е
ст
и
вкла
д
н Т
О д
виж
е
ни
е.
п
од
ч
инитьс
я е
му
11
со
тр
у
днич
а т ь
с
н
и
м
.
л.
н.
Г
ол
ст
о н
С
л
ово
«
н
а
н
о
а
к
т
ю
а
то
р
»
я в
л
я
ет
с
я
к
алькой
с
а
нгл
и
йск
ог
о
nа
п
оасtuаt
ог
-
что
-то
о
ч
ень м
а
л
е
н ьк
ос
.
'
П
О
м
ож
ет
п
е
й
с
т в
о
в а
ть
(
а
с!
в
пе
р
е
в
о
ле
о
зн а
ча
ет
«л
с
й
ст в
о
н
ат
ъ»
).
Л
е
йств
овать
мо
ж
но,
к
о н
ечн о
,
по
-
ра
з
н
о
м
у
,
н
о
к
о
г
да
говоря
т
о н
ано
а
к
тюа
т
о р
а
х
.
р
е
ч ь
к
ак
п
р
а в
ил
о
,
и
д
е
т
о
м
ех
а
нич
еск
ом
д
е
й
с т в
и и
-
н
а
прим
ер
,
о
л и
н
е
й
н
о
м
п
е
ремеше
н и и
и
ли
вр
ащ
ении
чего-
либо
.
Нано
а
к
тюат
ор
ы
очень
вос
требованы
в
р
а
зличных
н
аноу
с
тройс
тв
ах
.
Н
апример
,
наномашина
не
с
м
огла
бы
езд
и т
ь
б
е
з
н
аноак
тюагора
-
сво
ею
мо
л
е
к
у
ляр
ною
мотор
а
,
а
нанароботы
н
е
мог
ли
бы
дел
ат ь
шаги
.
Оч
е
ви
дно
.
'ПО
дл
я
д
в
и
ж
е
н и
я
какого-
либо
объ
е
кта
н
ужно
п
од
ве
ст и к
нем
у и
з
ат
р
ат
ит
ь
н
е
ко
т
о
р
ое
ко
лич
ес
тво
э н
е
рг
и
и,
т
о
ч
н
о
так
же
как
дл
я
че
л
о
ве
ка
н
еобхо
дима
е
да
,
чтобы
д
в
и
г
а
т
ьс
я
11
ж
ит
ь
.
Н
а с
егодняшний
д
е
н
ь
и
звестно
много
с
по
с
обов пр
еобра
зования
химич
еской
и
э
л
е
к
т
р
и
ч е
ской
э
не
рг
и
и
в
механическ
ую.
По
еравн
е
ни
ю
с
т р
ал
и ц
и
о
н
н
о
испо
ль
зуемым
в
макро
с
к
о
п и
ч е с к
и
х
масшт
а
ба
х
эле
кт
р
о м
аг
н
ит н
ы
м
ме
т
од о м
,
в
н
ано
т
ехно
яогии
с
ущ
еств
у
е
т
во
змож
Н О
С
1
Ъ
при
м
ен
е
ния
и
д
ру
г
и
х
принципо
в.
кото
ры
е
В
сл
у ч ае
м
а
кротехно
логии
н
е
им
е
ло
смыс
ла
и
спо
л
ь
зов
ать
п
о
ф
ункцион
альным
и
ли
ц
е
но
вы
м
ха
р
а
кт
е
р
ис
т и к
а
м
(
см
.
та
б
л
.
1).
Очеви
дно
,
что
в
ы
б
о р
принципа
а
к
т
и
в
а
ц
и и
с
л
е
дует
прово
д
и
ть
с у ч
е
том
м
аксим
а
л
ьной
э
ф ф
е
к
т и
в
н о
с
т
и
,
мо
щно
с
ти
и
быс
тродей
ствия
иано
ус
тройс
т в
.
Кром
е т
о
го
,
о
д
н
о
й
и
з
н
аибо
ле
е
ва
ж
ны
х
хар
а
к
те
рис
ти
к
п
р
ин
п
ипа
д
е
й
с т в
и
я
уст
р
о
йс
тва
я
вл
я
е
тс
я
м
ак
си
м а
ль
н
а я
си
л
а
,
ра
з
в
и
ва
ем
а я в
про ц
есс
е
б
{
'
dW
пр
со
ра
з
о
ва
н
и
и
эн
е
р ги
и
=
11
~'
котор
а я
11
общем
с
л у
ч
ае
зави
си
т
о
т
м
ас
ш
т
а
б
а
сист
е
м
ы
.
Т
а
к
134
к а
к э
н
е
р
г
и я
о
дноро
дно
й
с
исте
м
ы
пропорцио
н
ал
ьн
а ее
объ
е
м
у
(R
J
),
максим
альная
с
ила
,
ра
з
в
ив
а
емая
а
к
т
ю
ат
о
р
о м
,
п р
о
п
о
р
ц
и
о
нал
ь
н
а
R
2
В
с
л
у ч
а
е
н
епо
т
енци
альных
но
ле
й
в
з
аимо
д
е
й
с
твие
эле
ме
нт
о
в
си
с
т
емы
мож
е
т
ока
за
ться
не-
~
........
~
.
<l
--.
".
~
Рис.
:1.
Б
и
о
ло
г
и ч
е
с
к
и й
м
о
л
е
к у
лярны
й
мото
р.
Н
а
н
и
ж
не
м
и
зображен
ии
Ш
Т
О
К
,
п
ревс
тав
хя
ю
ш
и
и
собо
й
мо
леку
лу
Д
НК
.
пол
ностью
в
тянут
,
на
вер
х
н
е
м
и
зобр
а
жени
и
ч
а
с
т и
чн о в
ыт
олкн
ут
НДНОТЕХНОЛОГИИ
Таблица
1.
Типичные
значени
я
плотност
и
эне
рг и и
,
пок
а
а
а
г
е
хи
с
те
пен
и
завис
и
мост
и с
илы
от
м
а
с
ш
т
а
б а
с
истемы
.
времена
отк
л
ик а
и
коэф
ф
ициен
ты
по
л
е
з н
о
г
о
действ
ия
ра
з
ли
чн
ых
принцип
ов
прео бразован
ия
э
не
р
г
и и
а
к
тюа
торов
Мето
д
активации
Плотность
Пек
аз
а
г
е
л
ь
степени
Время
отклика,
t
к
пд
,
%
э
н
е
р
г
и
и
I
Вт
-
С
/М
3
лля
F
~
R'
Эл
е
к
т
р
о
стати
ч
е с
к и й
10"
2
« l\.tc"
·
0.5
Элсктромагнигны
й
105
ОТ
2
до
4
« T\.tC)(
·
<0.01
П
ье
зо
э
л
е
к
т
р и
ч е
с
к и й
2'
10'
2
«
T~
t
ell
·
0.3
Памяти
формы
3,5' 105
2 < 50
мс
0,0 1
Тер
моп
и
енм
агический
< 5- 10' 2 10
МС
0.1
Б
и
м
е т
а
л
л и
ч с
с к и
й
10"
2
< 50
"С
10 '
М
о
л
е
к
у
л
я
р н
ы
й
2' 107
-
«
Т
у
('
)(
·
0.5
Б
и
о
л
о
ги
ч
е с
к
ос
преобра
зоваиие
э
н
е
р
г
и
и
6' 107
-
< 50
МС
0,6
'" t !'ttCII -
НрС'.1Я
м
еХ31Н1Ч
ССКого
отклика
сист
емы
.
зав
исяшее
от вя
з
коупругих
свойств
мате
ри
ала
(
"""'-'1
МКС)
.
л и н
е
й н
ы
м,
что
11
РИВО
ДИ
Т
к о
т
клонению
пока
зател
я
ст
е
пе
н
и
о
т
2 -
т
о
ес
ть
э
н
е
р
г
и
я
бу
де
т
т
е
рят
ьс
я
в
пус
ту
ю.
В
общем
сл
уч
ае
вз
а
и
м
о
с в
яз
ь
ме
жд
у
си
ло
й
и
р
а
змером
сис
темы
може
т
бы
т
ь
о
п и
с
а
н
а
с
оо
тнош
ени
ем
F
~ В
"
,
гд
е
пока
за
ге
л
ь
сте
п
е
н и
n
в
о
многом
опре
д
еляе
т
эффекти
внос
т
ь
к
онкре
тно
го
с
п
о
с
о
ба
преобра
зования
э
н
е
рг
и
и,
к
о
т
орый
м
о
ж
е
т
и
з
меняться
при
персхо
д
е
от
мак
ро- к
м
и
к
ро
-
И
нано
пиап
азон
у
.
дейс
твите
льно
в
микро
-
и
наносистемах
вме
сто
эл
е
ктро
м
а
г
н
и т
но
го
принцип
а
иреобр
а
зования
э
н
е
рг
и и
,
ис
п
о
льзу
е
мого
повс емес
тно
в
макро
э
лектронике,
час
то
испо
л
ьзую
т
пь
е
зо
э
лектрический
и
ли
э
ле
кт
р о
стат
и ч
ес
к
и й
э
ф
фе
кт
ы
(
таб
л
.
1).
Очени
д
но
,
'
по
1\
з
а в
и
с
и
м
о
с
т и о
т в
ы
б
о
р
а
п р
и
н
ц
и
па
р
або
ты
наноустройств
по
дво
д
э
н
е
р
г
и
и
к
микро-
и
ли
наноэлек
т
р
омех
а
н
и
чес
ко
й
с
и-
ст
еме»
ожет
осущес
т
вл
я
ться
эл
е
кт
р
и ч
е с
к
и,
т
е р
ми
чески И
ЛИ
химически
.
Э
лектрические
наноактюаторы
управляются
наибо
лее
проего
-
приложенисм
внешней
ра
з
ности
потенциалов
или
эл
е
ктро
м
а гн
и
т
н
о
го
поля
.
П
ро
с
т
е
й
ш
и
е
т
и
п
ы
та к
их
а
кт
ю
ат
о
р
о
в
включают
пьезодвиг
а
тел
и и
эл
е
кт
р
ост
ат
и ч
е
с
к
и
е
актюато
ры
на
основе
плоскопаралле
льны
х
конлснсато
ров
,
о
днако
во
зможны
и
бо
лее
с
ложные
и инте
рес
ные
реше
ния
.
Исс
ле
до
ва те
ли
и
з
Беркли
,
США
,
на
пример
,
со
зд
али
эл
е
ктр и ч
ес
ки
й
нано
ак
тюатор,
очень
похожий
на
обычный
эл
е
кт
ромо
тор
.
Врашаюшаяся
ча
с
ть,
н
азыва
емая
рото
ром
,
- кро
шечная
з
ол
от
ая
плас
тинка
ра
змером
около
250
нм
,
ко
тора
я
за
к
ре
пл
е
н
а
н а
оси
-
угл
е
ро
дной
ванотрубке
.
Вокруг
р
отор
а
распо
л
ожено
три
э
лектро
да
-
д
в
а
по
бокам
и о
дин
сни
зу
.
Рис
.
2.
Н
а
н
о
ак
т
ю
а
т
о
р-м
о
т
ор
.
Схева
пр
ивевена
с хе
ма
.
а
справа
-
и з
об
р
аж
ен
и е
.
полученное
с
ПО
МОЩЬЮ
скан
и
рующег
о
эле
к
трон
но
го
ми
крос
копа
.:
1.35
Он
иреобра
зуе
т
энеРП1Ю
,
запасенную
в
протон
ном
градиенте
,
в
химическую
энергию.
За
объяс
нения
его
функционирования
внутри
клетки
Е
.
Скоу,
П
.
Бойер
и
Дж
.
Уолкер
О
.с.
Skou,
Р
.
Воуег и
J. Walker)
получили
Нобелевскую
пре
мию
в
1997
го
ду
.
Интересно,
что
при
синте
зе
или
гидро
лизе
АТФ
о
дна
из
частей
энзима
со
вершает
вращательное
д
в
и
ж
е
н
и
е
110
или
против
часоной
стре
лки,
впуская
протоны
внутрь
клет
ки
или
выпуская
их
наружу
(рис
.
3).
По
эффек
ТlIВIIОСТИ
рабо
ты
и
развиваемой
силе
А
ТФ
син
т
е
т
а
з
а
существенно
превосхопи
т
все
известные
в
прироле
мо
лекулярные
моторы
.
Типи
чная
сила
,
продуцируемая
т
а к
о й
мо
леку
лярной
тур
биной
,
составляе
т
око
ло
I
пкН,
а
мощность
порядка
I
аВт
(1'
10- 18
Вт)
.
Существует
множество
п
р
уг
и х
наноактюато
ров,
со
зданных
на
основе
биологических
мо
ле
ку
л
,
полимеров
,
кремния
и
д
р
уг
и
х
материалов
.
И
все
они
по-своему
оригинальны
и
необхо
д
и
м
ы.
Ве
дь
если
не
бу
де
т
наноактюаторов
,
т
о
у
нас
не
останется
никаких
возможнос
тей
вне
сти
свой
вклад
в
д
в
и
ж
е
н и
е
наномира
,
См
.
также
:
Мик
роэлектромех
а
ни
ческ
ие
с
и
с
т
емы
,
На
н
о
эл
е
к
т
р
о
м
е
х
а
ни
ч
ес
к
и
е
с
и
стемы
:
По
л
е
в
ая
113
эл
е
ктр о
д
ы
пер
см
енное
электриче
ское
н
а п
р
я
же
н и
е
с
амплиту
дой
око
ло
5
В
,
уче
ные
з
а
ста
в
л
я
ю
т
нан
омо
тор
вращаться
.
Теп
ловые
актю
а
торы
обычно
со
здают
на
э
ф
ф
е
к
тах
теп
лового
расширения
или
псформации
конгакт
а л
в
ух
материалов
(часто
-
пары
металл
д
и э
л
е
кт
р
и
к
)
за
счет
ра
зличия
в
коэффициен
тах
те
п
л о
в
о
г
о
р
асширения
.
Ра
зогрев
э
лементов
про
и
зводя
т
,
пропуская
чере
з
них
э
л
е
ктр
и
ч е с
к
и
й
ток
и
ли
нагревая
окружаюшую
сре
ду
.
Такие
актюа
торы
могут
со
здавать
п
ос
та
т
о
ч
н
о бо
льшие
силы
,
о
днако
э
ф
ф
е
кт
и
в
н о
с
ть
исполь
зования
энер
гии
ока
зывае
тся
весьма
ни
зкой
.
Увеличение
ра
зни
ц
ы
ко
эффициен
тов
т
е
пл о
во
го
расширения
ма
териалов
по
зволяе
т
неско
лько
уве
личи
ть
кпд,
о
дн
ако
общ
ая э
ф
ф
ект
и
в
н
о
с
т
ь
э
тих
ус
трой
ств
обычно
не
пр
евышает
0,1%.
Хими
ческо
е
управ
ление
наноак
тюа
торами
о
сушест
вляс
тся
при
по
мощи
и
зменения
сос
та
на
окружающей
ср
е
ды
,
ее
кис
ло
тности
и
д
р
у
ги
х
фа
кторов
.
Иног
д
а
(как
например
,
в
моторе
наном
ашины)
испо
ль
зуют
свет
,
который
,
воз
д
е
й
с
т
в
у
я
на
хи
мические
мо
леку
лы
,
приво
дит
актю
а т
ор
в
д
в
и
ж
е
н
и
е
.
К
химическим
нансак
п
с
аго
ра
м
о
тноси
тся
и
та
к
называемые
био
ло
гически
е
мо
леку
л
ярные
моторы
.
Примером
та
ко
го
мо
тора
може
т
бы
ть
EcoRl241
-
это
крошечное
устройс
тво
способно
выталкивать
и
в
т я
гива
ть
сде
л
анный
и
з
мо
леку
лы
ДНК
стер
ж
е
нь
с
о
с
к
о
ро
ст
ь
ю
ПО'1П
1
190
нм
в
секунду
,
а
общее
перемешение
може
т
Д О
С Т
Ю
'
а
п
,
3
мкм!!
!
Ди
амстр
э
т
о
г
о
стержня
-
всего
2
нм
.
Вместо
нанобитарейки
т
а
к
о
й
молек
у
лярный
мотор
ис
по
ль
зует
мо
л
ек
у
лы
АТФ
-
ис
точник
э
н
е
р
ги
и
,
ко
торым
по
л ьзуются
живые
клетки
(и
наши
клетки
в т
о
м
чис
л
е)
,
Таким
обра
зом,
чтобы
вклю
чить
мо
тор
.
нужно
впрыснуть
порцию
м
ол
е
кул
АТФ
.
Другой молеку
лярный
мо
тор
-
АТФ-синте
та
за
,
пре
дн
а
значенный
дл
и
синтеза
и
ли
гидро
л
и
з
а
мо
лекул
АТФ
,
а
также
для
переноса
прото
нов
(Н
+)
через
мембрану
к
летки
,
работает
в
клеточных
м
ембранах
ж
и
в
от
н
ы
х
,
обеспечивая
ста
б
ил
ь
н
ост
ь
внутриклеточного
рН
цитоп
лазмы
.
111111111
111111111
АТР
-:::-
III
IIIIIIIII
I
!
II I
I!
~
~III!
1111
1111
1 '
Липидный
спой
р
ис.
3.
А
ТФ
-си
нт
е
т
а
з а
Ли
т
ера
т
ур
а
1.
К
й
Ы
ег
М
.
,
Frilzx l,e W.
N
ШlOl
е
сlmоl0
g
у
:
Ап
Inlroduclion 10Nanostruc
lU
ring
Т
сс
ппнш
е
э
.
Willcy-VCH. 2004
2.
Г
ептт
ое
е
А
.м.
е
г
al. Nalurc. 2003. Val.424, July.
Р
.4
08
-41
0
.
1.36
• •
НАНОБАТАРЕЙКИ
(Nanobattery)
Ан
од
,
к
а
то
д
.
эл
е
ктр
ол
ит
Н
а
б
ор
чем
этот
з
н
а
м
е
н
ит?
М
ы
голо
в у
лом
ат
ь
н
е с
тал и
И
бата
ре й
кою
н
а
зв
ал и
.
Е.
А
.
П
ом
ер
анц
е
ва
Н
аверн
ое
.
вс е
помнят
футуристическ
ую
три
л о
г
и
ю
«
Мат
р
и
ца
»
,
В
ко
торой
иск
усственному
р
а
зу
му
не
хв
а
т
ало
э
н
е
рг
и и
,
и
робо
ты
ков
арно
испо
ль
зов
али л
юд
ей
в
качес
тве
ба
т
ареек
.
Се
г
од ня
э
н
е
рг
ет
ич
еск
ий
г
о
л
од
еще
не
наступил
,
и л
ю
д
и
сами
пыта
ются
д
е
л
ат
ь
химические
ис
точники
то
к
а
дл
я
своих
микроэ
лектронных
со
з
д
а
н
и
й
.
д
е
й
с
тви
те
льн
о
,
к
ак
с
ей
ч
ас
обойтись
без
ба
т
аре
ек
?
В
современный
век
массо
вого
про
и
зв
оп
с тв
а и
потр
ебл
ения
эл
е
кт р
о
н
н
ы
х
ус
т
ройств
,
так
их.
ка
к
фо
т
о
-
и
ви
деок
амеры
,
пор
т
а
т
ивны
е
ком
п
ь
ют
е
р
ы
,
м
об
ил
ь
н
ы
е т
еле
ф
о
н
ы,
кар
диостиму
ля
торы
и
т
.д
.
необхо
димо
ра
зра
б
а
т
ы
ва
т
ь
л
е
г
к и
е
химич
еские
ис
точники
т
о
к
а
е
высоко
й
за
п
а
с е
н н
о
й
эн
е
р
г
ие й
и
вы
д
аваемой
мощностью
.
Батарейки
и
аккуму
ля
торы
сос
т
оя
т
и
з
тре
х
основных
час
т
ей
:
по
ложи
т
е
л
ьною
н
о
триц
а
т
ел
ь
н
о
г
о
эл
е
ктр
о
д
о
в
(к
ато
д
а и
а
н
од
а
соответ
ственно)
и
эл
е
кт
р
ол ита (РИС
,
1).
В
п р о
ц
е с
се
ра
зряда б
а
тарейки
ио
ны
пер
ехо
дя
т
из
ано
да
в
катод
через э
л
е
кт
р
ол
и
т
или
м
ембр
ан
у
,
при
эт
о
м
по
внешней
цепи
(обычным
проводам)
С
вклю
ченным
в
цепь
устройст
во
м
д
в
и
ж
е
тс я
ток
эл
е
кт
ронов
-
электрический
ток
.
Именно
это
т
вид
энер
гии
че
ловечес
тво
и
научилось
использов
ать
для
пи
т
ания
своих
микро
э
лектронных
или
ме
ханических СОЗданий
.
Собс
твенно,
дл
я т
ого
и
з
а
г
е в
ал
с я
химически
й и
ст
о
ч
н
ик
т
о к
а,
чтобы
не посре
лственно
испо
ль
зов
а
ть
в
форм
е
э
л
е
кт
рического
т
о
к
а э
не
р
г
и
ю
т
ой
и
ли
ин ой
удобной
химической
реакции
.
д
ля ряд
а
э
л
е
кт
рох и
м
и
ческих
сис
тем
ЭТ
ОТ
процесс
мо
жет
быть
обр
а
тимым
,
и
по
э
тому
выделяю
т
дв
а
типа
бат
ареек
:
первичные,
неперезаря
жаемые
,
де
й
ст в
и
е
кото
рых
з
а
к
а
н
ч
ива
е
т
с
я
п о
окончании
проц
есса
раз
ряда
,
и
вторичные,
пере
заряжаемые.
дл
я
ко
то
рых цик
лы
ра зряд
-
зарядка
многократны
.
После
дние
до
ст
иж
е
н и
я
в
области
биомuме
тики
и
молеКУЛЯРllоii
электроники
по
зво
ляют
сегодня
всерье
з з
ад
ум
а
т
ьс
я
об
э
н
е
р
г
ет
и
ч
ес
к
и
х
наиобатарейка
х
(
в
бук
вальном
смыс
л
е
с
лова
«нано
»)
.
Еще
в
2003
году
в
университет
е
Тулса
(США)
бы
л
а
создана
батарейка
толщиной
око
ло
500
нм,
а
в
Наци
ональной
л
а
б
о
р
ат
о
р
и и
Sапdiа
(США)
работаю
т
над
созданием
нвнобатарей
ки,
предна
значенной
для
снабжения
энерги
ей
различных
имп
лантируемых
устройств
,
напри
мер
,
искусственной
сетча
тки
г
лаза
.
1.37