Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
НАНОПОЛИРОВАНИЕ
(Nanopolishing)
Н
е
в
с е
т
о
з
ол от
о,
'п
о
блес
т
и
т.
П
о
с.
ю
ниц
а
в
ианатехнологиях
в
есьма
ос тро
с
тои
т
в
о
прос
п
о
д
г
о
т
о
в к
и
пре д
е
льно
г
л
ад
к
и
х
повер
хно
с
тей
.
И
т
о
,
ч
то
В
об
ычной
жи
зни
н
ам каже
тся
и
д
е
ально
ровн
ым
и
г
лад
к
и
м
(н
априм
ер
,
о
т
по
п
и
р
о
п а
и н а
я
д о
з
е
р
к
ал
ь
н о
г
о
блеска
пряжка
и
ли
СD
-
дис
к)
н а н
а
но уро
вн
е
мож
е
т
пр
е
д
с
т
ав л
я
т
ь
с
о
б
о
й
в
л у
ч
ш
е
м
сл
у ч
ае
х
о
лм
и сту
ю
равнину
,
а
в х
у
дше
м
-
не
п ре
о
д
о
л
и
м
ый
горны
й
массив
.
Де
й
с
т
ви
те
ль
но
.
шеро
хова
тос
ть
о
тпо
лирован
но
й
д
о
з
е
р
к
ал
ь
н о
г
о
бл
ес
ка
пов
ерхнос
ти
сос
т
ав
л
я
ет
м
е
н
е
е п
о
ловины
дл
ин
ы
ви
димо
го
и
з
л у
чения
,
т
о
е
ст
ь вс е
го
л и
ш
ь
око
ло
20011M.
В
Т
О
же
вр
е
м
я
дл
я
бо
льшинс
тва
нанотсхно
ло
гиче
ски
х
п р
им
е
н
е
н и
й
(см
.
Н
анол
и
тогр
а
ф
ия
.
Ск
а
нирующая
зопдовая
микроскоп
ия
,
Н
аноэлек
т
роника
,
Наносенсоры
,
Устройс
тв
а
хране
н
ия
198
инфо
р
мации
)
нужна
ат
о
м
н
ая
гл
ад
к
о
с
т
ь
повер
х
нос
ти
или
хотя
бы
шерохова
тос
ть
,
не
превыша
юша
я
не
ско
лько
а
томны
х С
ЛОС
В
.
Для
по
лучения
т
а
к
и
х
поверхнос
гей
испо
ль
зуют нано
по
лиро
вание
-
обрабо
тку
поверхности
тве
рд о
г
о
т
ел
а
д
о
сос
тояния
,
в
ко
тором
о
с
та
точные
шерохо
ватос
ти со
с
та в
ляю
т
нс
бо
л
с
е
не
с
кол
ь
к и
х
на
номе
тров
.
Нанопо
лирование
може
т
бы
ть
механическим
(обрабо
тка
повер
хности
объекта
вз
в е
с ь
ю
в
жи
д
кос
ти
нанера
змерных
час
тиц
абра
зив
ного
м
а
те
р
и
ал
а
),
химическим
(
э
лектрохимическим)
и
ли
комбинирован
ным
(химико
-механич
ескос
по
л и р о
в
а н и
е
).
При
механическом
н
ано
п о
лиров
ании
н
а
поверхности
обраба
тываемого
о
б
ъ
е
к
та
о
дно
вр
еменно
проис
хо
дя
т
п р
о ц
ес
с
ы
и
зме
льчения
(
лиспергирования)
выс
тупающих
ча
сг
ей
с
по
с
л
е
д
ующим
уд
алением
и
п л
а
ст
и
ч
е с
к
о
й
д
е
ф
о
р
манией
.
При
э т
о
м
к
а
б
р
а
з
и
в
н
о
м
у
м
ат
е
р
и
ал
у
о
дновременно
пре
пъя
в
ляю
тся
т
р
е
б
о
ва
н и
я
вы
сокой
твер
дости
и
наноме
трового
ра зм
ера
ч
а
с
ти"
.
Э
ти
т
р
е
б
о
ва
н
и
я у
д
а
ло сь
совмес
ти
ть
в
абразивах
н
а
основе
нанокрис
т
ал
лического
(2 -
50
нм)
алма
за
,
по
лучаем
ого
д
е
т
о
н а ц
и
о
н н
ы
м
син
те
зом
(нано
алма
з)
.
Дейс
твие
химическо
го
и
ли
эл
е
кт
р
о
х
и
м
и
ч е
ско
г
о
п
о
л и р о
ва
н
и
я
основано
на
п
р
с
и
м
у
щ
е
с
тв
енном
(по
сравнению
с
п л о
с
к
и
м
и
участка
ми
поверхности)
рас
пюрении
в
сп
е
ци
аль
но
по
добранных
травящих
жи
дкос
тях
выступ
аю
ших
над
по
верхнос
т
ью
и
об
л
ад
ающих
повы
шеи
ной
хими
ческой
активнос
тью
участков
ма
те
р и
ал а
.
Процесс
можно
к
он
тро
лиро
ва
ть
путем
и
зменения
состава
(и
кон
цен
трации)
рас
т
во
ра
.
Хим
ическое
(и х и
м
и
к
о
-
м
е
ха
нич
ес
к
о
е
)
НАНОТЕХНОЛОГИИ
по
лирование
по
з
воляет
получа
ть
бо
лее
глад
кие
поверхности
,
чем
механическое
.
О
днако
на
ирактике
после
довательно
при
меняю
т
сначала
механическое
полирование
гру
бым
(о
т
сотен
д
о
е
диниц
микрометров)
абра
з
и
во
м
с
пос
ледующим
перехо
дом
к
абра
зивам
с
меньшим
ра
змером
з с
р
н
а и
уже потом
к зак
л
ю
ч
и
г
е
л
ь
н о
м
у
химическому
и
ли
химико
-меха
ничсскому
по
лированию
.
О
дна
из
важнейших
об
ластей
применения
нанопо
лирования
-
по
дготовка
материаловдJlЯ
производства
микроэлектронных
компонентов
(полирование
кремниевых
пластин),
однако
по
верхности
с
очень
высокой
с
тепенью
г
ладкос
ти
необходимы
и
во
многих
других
случаях
(оп
т
и к
а,
сборка
микро
(нано)
э
лектромеханических
ус
тройств
и т
.
д
.
).
Ли
тер
атура
1.
Андри
ев
с
кий
Р
.А.
.
Ро
г
уля
А
.В
.
Нанострук
турны
е
ма
териалы
.
М.:
Ак
адемия
.
2005. 192
с.
..
1.
НАНОПОРОШКИ
(Nanopowders)
lII
е
л
по
ул
и
це
ж
уч
ок
В
м
о
д
но м
п
и
дж
ач к
е
Н
а гр
у
ли
б
л
е с
т
е
л
з
на
ч
о
к,
А
на
т
о
м
э
н
ач ке
Н
ари
с
о
в
а
н
б
ыл
Ж
У
ЧОК
,
т
о
же
н
п
иджа
ч
ке.
И
н а не
м
ви
с е
л
з
н
а ч
о
к
,
А
н а
Т
О
М
з
н
а
ч
ке
Бы
л
еше
о п
и н
жу
чо
к
...
Но
о н б
ыл
та к
мал
,
Ч
т
о
глявел
н
ц
ел
ы
й
час
И
н
е
ра
з
о
бр
а
л
:
Б ы
л
ли
у
жу
ч
ка
з
на
ч
о
к'?
Б
ы
л
л и н
а
з
на
ч
ке
жу
ч
ок
"?
А
н
д
ре
й
У
сачев
в
об
ы
ч
ной
жизни
мы
ч
асто
с
талкива
емся
с
п
орошк
ами
:
с
тир
альный
п
о ро
ш
о
к
,
з
уб
н
о
й
по
рошок
,
мука
,
с
а
х
ар
,
доро
ж
н
а
я
пы
л ь
и
т
.
д
.
В
х
и
мии
порошка ми
ИЛИ
п
ор
ошкообра
зными
м
ате
ри
ал
а
ми
н
азыв
аю
т
ма
те
р
иал
ы
,
со
с
тояши
е
и
з
м
нож
ес
т
ва
и
ндиви
д
уальных
ча
сти
ц
,
р
азмер ко
т
о
р
ы
х
не
превыш
ас
т
нескольких
со
тен
микро
ме
т р
о
в
,
и
за
ча
сту
ю мы
м
ож
ем
р
а
зличить
та
к
и
е
час
тиц
ы
да
ж
е
н
ев
о
о
р
уж
е
н
н
ы
м
г
ла
з
о м
,
А
н
ано
п
орошо
к
со
ст
оит
и
з
частиц
,
ра
змер
которых
не
п
ре
выш
ае
т
~
I00
нм
!
Но
отл
и
ч
и
е
н
а
н о п о
рош
к а
о
т
о
б
ы
ч
н ого
порошк
а
со
стои
т
Ile
то
л
ь
к
о
в
р
аз
ме
ре
с
о
ст
а
вл
яющи
х
его
ч
ас
тиц
.
Они
бу
дут
так
же
ка
рд
и
наль
но о
т
лич
а
т
ьс я
и
по
своим
свой
ст
вам
.
Обр
ащ
али
л
и
в
ы
вн
и
м
а н
ие
,
как
уси
лива
е
тся и
насыщ
а
ет
ся
ар
о
м
ат
ко
фе
при
помо
ле
'
!
Т
а
к
во
т
,
е
сли
сравни
ть
обычный
пор
ошок
с
кофе
в
зе
р н
а
х,
а
нанопорошок
с
м
олотым
кофе
,
т
о
МОЖ
но
ск
аз
а
ть
,
ч
т
о
свойства
нанопорошка
о
тлича
ют
с я
О
Т
свойс
тв
порошка
т
а к
же
,
как
ОТ
ЛИ'ше
т
ся
за
п
ах
мо
ло
того
кофе
о
т
з
а
п
ах
а
кофе
в зе
р
н
ах
.
Так
,
нанопорошок
приобрет
ает т
е
ку
ч е
ст
ь
и
его
МОЖНО
рассматрива
т ь
как
некое
промежуточное
состояние
м
ежду
порошком
и
жилкостью.
Осо
беннос
тью
наноп
орошков
являе
тся
огро
мн
ая
у
де
льная
поверхнос
ть
,
а
з
н
а
ч
ит
и
из
б
ы
т
о
ч
н
а
я
поверхнос
тная
э
не
рг
и
я
.
Н
апример
,
ес
ли
гово
ри
т
,
'ПО
нанопорошок
об
л ад
ае
т
у
д
е
л
ь
н
о
й по
вер
хностью
порядка
100
M
2
jr -
это
зн
а
ч
и
т
,
'ПО
по
верхность
ча
стиц
т
а
кого
порошка
с
массо
й
1
г
мо
жно
сравнива
ть
по
п
л о
шал
и
С
тре
хкомн
ат
НО
Й
квартирой
,
Пре
дс
та
вляе
те
,
какой
прос
тор
?
А
томы
на
поверхнос
ти
'ШС
ТИЦ
н
ахо
дя
т
ся в
осо
бенном
сос
т
оянии
:
ОНИ
бо
лее
активны
и
всег
да
го
товы
вступить
в
какое
-нибу
дь
в
заимо
дейс
твие
,
именно
по
э
тому
нанопорошки
'
ШСТ
О
при
ме
н
я
ю
т
в
качес
тве ка
тализа
торов
.
Кроме
того
,
нанопорошки
о
т
лич
аю
т
ся
т
е
м
,
ч
то
состав
ляющие
их
наночастицы
«
сл
и
п
а
ю
т
ся
»
И
формирую
т а гре
га
ты
,
а
агр
е
г
а
ты
в
свою
очере
дь
собираю
тся
в
еще
бол
ее к
р
у
п
н
ы
е
об
р
а
зования
-
аг
ломер
а
ты
(рис
.
1).
И
уже
агре
гат
ы
и а
г
ломераты
ве
дут
себя
как
о
т
де
льные
ч
а
стипы
.
Объе
динение
(агре
гация)
н
аночас
тиц
порошка
происхо
дит
в ре зу
льт
а
те
с
трем
ления
сис
темы
(поро
шк
а)
ум
еньшить
и
збыточную
200
• • •
Рис.
:1..
Стру
ктура
агло
ме
рата
в н
ан
оп о
рошк
е
повер
хнос
тную
э
н
е
р
г
и
ю
,
которая
присуща
ве
ществу
в
ра
з
дробленном,
в
т
о
м
чис
ле
и
в
нано
раз
м
е
р н о
м,
сос
т
оянии
.
Бе
з
испо
л
ьзов
ания
специальных
пр
иемов
нел
ь зя
пре
до
тврати
т
ь в
заимо
действие
индиви
д
у
аль
н
ы
х
час
тиц
в
нанопорошках
.
Сох
ране
н
ие
н
анер
а
змерных
час
тиц
в
поро
шках
возможно
,
наприм
ер
,
при
ис
по
ль
зовании
их
в
виде
сус
пен зии
с
добавками
,
снижающими
пове
рхнос
т
ную
э
н
е
рг
и
ю
(ЛАВ),
или
д
о б
а
в
к а
м
и
вещес
тв,
пр
епя
тс
твуюших
сл
и
па н
и
ю
ин
диви
дуальных
ча ст
и
ц
.
Мо
жно
также
«за
м
у
р
о
в
а
т ь»
наночас
ти
цы
в
жестки
е
м
а
трицы
,
но
т
о
гд
а э
то
бу
дут
уже
н
с
н
анопор
ошки
.
а
н
анокомпо
зиты
.
О
т
личи
т
ельным
с
войством
поро
шков
я
вля
ет
с
я
во
зможнос
т ь
манип
у
лировани
я
С
ними
:
н
а
н о
п
о
р о
ш
к и
можно
сыпать
,
уплотня
ть
,
р
аз
рых
л
ят
ь,
скл
еив
ать
и
д
аж
е
за
ст
а
в
и
т
ь т
е
ч
ь.
Отпельную
н
а
н
е
ч
а
сти
цу
можно
сравнивать
с
от
де
льной
л
и
ч
н
о
сть
ю,
а
нанопоро
шок
-
с
толпой
.
Сама
по
с
ебе
части
ца
-
интересная
,
уникальная
,
особ
е
н
н
ая
.
Она
характери
зуется
опре
д
е
ленным
хим
и
ч
еским
сос
та
вом
,
т в е
р
д
о
с т ь
ю
,
п
лотностью
.
эл
е
ктр
о
п р о
в
од н
о
ст
ь
ю,
магнитным
и свойствами
.
г
и
гр
о
с
ко
п и
ч
н
о
с
т
ь
ю
и
Т
.
П
.
Н
а
р
яду со
свойства
м
и
вещес
тва
при
описании
ч
ас
т и
ц
ы
говорят
о
р
а
змере
,
форме,
шерохова
тос
ти
пове
рх
нос
ти
,
х и
м
и
ч
е
с
к
о
м
сост
аве
поверхностного
с
лоя
,
хи
м
и
ч
е
ск
о
м
составе
сдоев
адсоб
ирова
н
ных
ве-
шести
,
смачиваемости
,
д
иэл
е
ктр
и
ч е с
к
о
й п
рони
цасмости
и
раство
римости
пове
рх
ностного
слоя
.
Свойст
ва и
нд
и
в
ид
у
ал
ьн
о й
час
т
ицы
о
пределяют
ее
способность
к
взаи
мо
действию
с
д
р
у
г
и
м
и ча
ст
ицами
и
з
того
же
вещества
,
а
также
с
ил
у тре
ния
н
м
ес
тах
контакта
част
иц
.
А
п
орош
о
к
-
это
многом
ил
л
ионн
ый
коллектив,
и
там д
е
й
с
т
в
у
ют
сво
и
зако
ны.
Порошковый
м
ате
риал
пре
дстав
л
я
е
т
собой
с
о
в
о
ку
п
н
о
с
т
ь
множества
ча
с
т и
ц
,
ко
т
о
р
ы
е
могут
п
р
инимат
ь
самую
разли
чную
у
па
ков
ку
и
тем
самым
меня
ть
прочностные
и
т
е
х
н
ол
о
г
и
ч е с
к и
е
свойства
порошка
.
О
дной
из
характеристик
тако
го
коллектива
являетс
я
рас
прсде
лен
ие
частиц
по
размерам
,
и
з
кото рого
мож
но
о
п
реде
ли
ть
сам
ый
боль
шой
,
са
м
ый
ма
л
е
н
ь
к
и
й и сре
дн ий
размеры
частиц
.
Чтобы
получить
порошок,
н
уж
но
взять
что
т
о
тяж
е
ло
е
и
проч
но
е
и
раск
ро
ш
ить
б о
льшой
кусо
к
н
а
м
ного
мале
нь
к
их
кусо
ч
ков
.
Однако
так
о
й
способ
не
подходит
дл
я
полу
чен
и я н а
нопоро
шков,
так
как
все
п
оп
ы
тк
и разд
робить
вещ
ес
тво
ни
ж
е
о
пре
де
ленного
пр
е
д
е
л
а
по
ра
з
меру
п
рете
рпят
неу
дачу
-
и
з-
за
высокой
избы
точ
ной
поверхн
ост
ной
энергии
в
на
нокр
истал
п
ичес
ком
сос
тоянии
частицы
нач нут
сл
и
паться
и
в
с
истеме
ус
та
нов
и
тся
рав н
о
в
е
с
и
е
.
Н
ан
оп
о
р о
ш
к
и
обыч
но
сиите
зируют
х
и м
ическими
ме
т
од
а
м
и
и
з
растворов
или
и
з
газовой
фа
зы
.
И
м
ен
н
о
в
так
их
ус
ло
виях
сущес
твует
во
змож
ность
со
з
давать
мале
нькие
наночастииы
и
з
еще
бо
лее
мелких
ионов
и
атомов
.
Н
а
н
о
п
о
р
о
ш
к
и
при
мен
яют
в
качестве
ис
ход
ных
матер
иалов
дл
я
по
л
уче
ния
твердых
с
плаво
в
,
керамики
р
аз
ли
ч
н о
го
наз
на
че
н
ия
.
Дл
я
по
л
уч
е
ния
к
е
рам
ики
из
наноп
о
рош
к
о
в
пр
и
мен
яются
бо
ле
е
н
и
з
ки
е
т
е
м
пературы
спека
ния
по
срав
н
е
ни
ю
с
об
ыч
н
ы
ми порош
ками,
что
связа
но
с
повы
ш
е
нн
ой
п
о
вер
хн
о
с
т
н
о
й
э
н
е
р
ги
ей
системы
,
со
СТОЯ
ш
ей И
3
н
ан
о
ч
а
стиц
.
По
л
уч
е
нн
а
я
таким
об
р
а
з
о
м
нанекерамика
обладае
т у
н икаль
н
ым
и
фун
кц
ио
нальн
ым
и
свойства
м
и.
Т
а к
,
на
нокера
м
и
ка
н
а
ос
нове
ч
а
стич
н
о
стабилиз
ирова
н
ного
ди
о кс
ида
ци
рко
н ия
с
р
а
з
м
е
ро
м
з е
р
е
н
мень
ше
100
н
м
обладает
пр
очностыо
н
а
и
зг
и б
2
ГП
а
,
что
в
три р
аза
п рев
ы
шаст
про
ч
ностъ
та
к
ой
же
кера
мик
и
с
ра
змером
з е
р
н
а
~
1
мкм!
Ли
т
ер
а т
ура
1.
А
н
д
р
иан
о
в
Еи.
М
е
то
д
ы
с
и
рецелен
и
я
стр
уктурно-м
еханич
еских
х
ар
актерис
тик поро
шкообр
а
з
ных
ма
т
е
р
н
а
л
о
в.
1982
(
г
л
.
1
«
Осн
ов
н
ые
п
ред
с
та вле
нии
о
структурно-
м
ех а
нич
еских
с в
о йст
в
ах
воро
шка
и
м
е
то
да
х
их
опрс
веле
ния»)
.
.1.
~
.:
201
НАНОРЕМЕШКИ
(Nanobelts)
в
ЭТО
М
с
ез
о не
а
ктуальн
ы
ремн
и
ори
гин
аль
ных
цв
е
тов
,
де
к
о р
и
р
ок
ан н
ы
е
пряжками
....
И
з
модно
г
о
жу
р
нал
а
Чтобы
при
мерить
напоремешок.
н
уж
н о
об
лада
ть
поистине
т
о н
к
о й
талией!
Наноремешк
и
(их
еще
иног
да
на
зываю
т
на
но
поясам
и
и
ли
нано
лен
т
ами)
пре
д
ст
авляю
т
собой
чр
е
з
в
ыч
а
й
но
то н
к
и
е
,
п
лоские
,
прямоуго
льные
в
сечени
и
од
номерные
с
труктуры.
Характерная
то
л
щина
напоремеш
ков
соста
вля
ет
5
-20
нм
,
Щ
И
рl
1
н
а
-
10
-1
00
н
м
,
а
дл
и н
а
-
о
т
со тсн
микрон
д
о
не
с
кольких
м
иллиметров
(ри
с
.
1).
По
лупроводни
ко
в
ые н
а
п
оре
м
е
ш
к и
ок
с
и
дов
ци
нка
,
олова
,
ин
д
и
и,
к
адмия
11
галл
ии
бы
ли
впервые
п
о
л
уч
е
н
ы
в
2001
году п
ут
е
м
и
сп
ар
е
н
и я
соо
тветст
вующих
ок
с
и
д
о
в
с
п
ос
л
елую
ш
им
б
ыс
трым
охлажде
ние м
.
Мно
г
ие
ис
с
л
е
д
ов
а
те
л и
с
чита
ют
,
чт
о
на
н
ор
е
м
еш
ки
о
б
л
ад
а
ю
т
р
я
д
о
м
п
ре
иму
шест
в
п о
с
рав
н
е
н
ию
с
нанонитями
И
нанотрубками
:
они
х
имическ
и
ч
и
с т
ы
,
ст
руктурно
одноро
дны
И
пр
а к
т
и
ч
е
с
ки
бе
здсфектны
.
К
роме
того,
чис
тая
по
ве
рх
ность
нанереме
шков
не
требует
з
а
шит
ы
от
окис
ле
ния.
Н
ан
оре
м
еш
к
и
обладают
множеством
ин
те
ресн
ых
свойств
.
Т
а к
,
э
лектропрово
днос
ть
н
а
но
р
е
м
е
ш
к
ов на
ос
нове
оксидов
цинка
и
олова
силь
н
о
из
меняе
тся
пр
и
с
о
пр
и
к
ос н
о
ве
н
ии
и
х С газа
ми
и
жидкостям
и
,
а
напоремешки
оксида
олова
,
лег
ированного
ф
тором
,
изменяют
соп
ротивле-
Рис.
3..
Н
а
н
ор
ем
ешки
(а)
Sn02' (6.
В
)
ZnO.
П
о
к
а з
е
н
ы
и з
огн
ут
ы
е
на
норе
меш
к
и,
д
емон
с
т
ри
ру
ющи
е
их
у н
и
кал
ь
ную
г
и
бк
о
с
т
ь
202
•
• •
Ри
с
.
2. М
о р
ф
о
л
оги
я
право-
и
лев
ов
ра
ща
ю
щ
их
наноспиралей
Zп
О
ни
е
п
од
д
е
й
ст в
и
е
м
инфракр
асного
изл
учени
я
.
А
00
1'
н
а
н
ор
с
м
с
ш
к
и
окси
да
индия
.
лег
ир
ова
нно
го
о
л
овом
,
п
о
м
и
м
о
высокой
эл
е
кт
ро
п
ро
во
д
н
о
с
т
и
ещ
е
11
п
роз
ра
ч
н
ы
,
что дел
ае
т
и
х ч
ре
зв
ыча й
н
о
п р
ив
лека
т
ель
ными
дл
я
с
оз
д
а
н
и
я
и
нди
к
ат
орн
ых
п
а
и
е
л
е
й
.
Кр
о
м
е
т о
г
о,
нанор
ем
с
ш
ки
могут
сл
ужи
т
ь
оп
ти
ч
е
скими
вол
ново
д
ами
.
по
з
во
ля
ю
щ
и
м
и п
е
р
е
д
а
в
ат
ъ с
в е
т
п
о
з
ад
а
н н
о
м
у
п
ут
и
,
Б
то
м
чи
с
л
е
з
а
сче
т п
ер
е
и
з
л
у ч
ения
(ф
о
т
о
л
ю
минесц
е
нция)
.
Т
а
ки
м
обр
а
зом
,
ВО
З
М
О
Ж
Н
О
,
что
че ре
з
ка
к
ое-т
о
в
ремя
м
ы
б у
д
ем
р
а
бо
т
а т
ь
за
о
птич
еск
и
ми
к о м
пь
ю
т
ср
а
ми
и
поль
зова
т
ься
р
е
с
урс
а
ми
ф
о
то
н-
Р
ис.
З.
а
-
О
б
щ
и й
в
и
д
н
ано
к
о
л
еu Zп
О.
б
-
м
о
рф
о
л
о
г
ия
м
о
н
о
к
ри
с
т
а
лл
ич
е
ск
о
г
о
н
ан ок
о
ль
ц
а
ZnO
с
О
А
НО
РОДНОЙ
идеа
оь
ной
гео
ме
т
р
ич
еск
о
й
ф
о р
м
ой
ного
Интернета
!
Ученые
уже
свел
ал
и
про
то
тип
л о
г
и ч
е
с
к
о
й
фо
тонной
схемы
нанометрово
го
м
ас
ш
таба
,
прелст
авл
яюший
собой
к
вадра
т
из
чет
ы
р
ех
ск
реш
иваюши
хся
нанорсмсшко
в
.
Они
п
о
к
азал
и
,
как
нано
л
азсры
,
со
з
д
анные
с
п
р
и
менением
оксида
цинк
а и
ли
ни
трида
гал
лия
,
мо
жно
ссе
линить
с
оп
тическими
н
аново
лох
нами
и
з
оксида
о
лова
и
з
а
с
та
в
и
т ь
све
т
бег
а
ть
от у
зла
к
узл
у
,
поворачива
ться
и
ве
т
ви
ться
.
Н
аноремешки
могут
образовы
ва
ть
пр
а
во
-
и
л
е
в
о
в
р
а
ща
ю
щ
ие
с
п
ир
алеви
цные
с
труктуры
(ри
с
.
2),
н
апомин
аю
шис
мо
л ек
у
лы
ДНк.
На
первый
в
зг
л
яд
они
к
а
ж
утся
г
и
бки
м
и
и
хрупки
ми
,
о
дн
ако
н
а с
амом
д
е
л
е
с п
и р
ал
е
вид
н
ы
е
нано
р
емешки
являются
чре
звыч
айно
же
ст
к
им
и
,
сла
бо
гнушимися
конструкциями!
Ес
ли
выре
зать
и
з
та
ко
й
спир
али
небо
ль
шой
се
гмен
т
,
он
сохранит
свою
кри
ви
зн
у
.
С
п и
рал
е
видн
ы
е
н
аноремешки
пре
лс
т
авл
яю
г
собой
св
ерхреш
е
тки
.
сос
тоящи
е
из
чере
дующи
хся
крис
т
аллич
еских
по
лос
.
Каж
д
ая
по
лос
а
,
ширина
к о
т
орой
сос
та
вля
ет
пор
яд
ка
3,5
нм
,
ра
з
вернута
о
т
носит
е
л
ьно
сосе
дней
по
лосы
н
а
~
50,
что
приво
ди
т
к во
зникновснию
с
ил
скручив
ани
я
,
с
гибающих
н
апоремешок
на
п
од
о
б и
е
спирали
.
Кроме
т
ог
о
.
бы
ли
опре
деле
ны
ус
лови
я
,
п р и к
оторых
вместо
н
анос
пир
алей
о
б
разу
ю
тс я
нано
к
ольиа
(ри
с
.
3).
Л
и
те ра ту
ра
1.
Р
а п
Z
.W
. Dai Z.R.. Wang Z
.l
__
Scicncc. 2001.
У
а
)
.
291. P
.19
47-1 949.
2.
Са"
Р
.Х
.. Ding
У..
Mai W
o
lIughes W
Е
:
Lao
С
:
IVang Z.
Е
.
Scicnce. 2005.
У
а
1
.
309.
Р
.
170
0-1
704.
3. Kong
Х.
У
'
о
Ding
У.
.
Yang
я
.
,
Wang Z l.. $cience. 2004. Val. 303.
Р
.
1348- 1351.
.1..
..
.:
203
НАНОРОБОТЫ
(Nanorobots)
Робо
т
н
е
може
т
п
р
и
ч
и
н
ит
ь
вре
д
а
ч
е
ловеку
И
ЛИ
своим
б
е
з
действием
д
о п
устит
ь
,
ч
тобы
ч е
лов
еку
бы
л
причин
ен
вре
д
.
Робо
т
д
олж
е
н
выио
лнять
прика
зы
человека,
кро
ме прик
азов
,
ПРО
ТИВОРС
'13Щ'1Х
Первому
з
а
к о н
у.
Робо
т
д ол
ж
е
н
з
а
б о
т
и
т
ьс я
о
своей
б
е
з
опаснос
ти
,
е
с
л и
э т
о не
про
тивор
ечи
т
Первому
и
В
т
ором
у
з
а к
о
н
а м.
Ай
зе"
А
ЗlL'tf
08
.
«
З
а
к
о н
ы
р
о
ботот
е
х
ни
ки
»
Чел
овечество
во
все
времена
стреми
лось
у
лучшить
условия
своего
сушествования.
Для
э
того
н
пер
вобытном
обществе
л
юд
и
испо
ль
з
о
в
ал
и
различные
ору
дия
труда
,
неско
лько
поз
же
они
приручили
д
и к и
х
животных
,
которые
стали
приносить
пользу
человеческому
сооб
шест
ну
.
Шли
годы
,
менялея
мир
,
менялись
л
юл
и
и
их
потребности
.
Теперь
большинство
и
з
нас
уже
не
может
представить
себе
жизнь
без
современных
б
лаг
ци
вилизации
,
л о
с
т и
ж
е
ний
науки
,
техники
,
медицины
.
Следующим
шагом
в
этом
развитии
,
по
мнению
многих
ученых,
с
танет
освоение
нанотехнояог ий
,
а
в
частности
систем
очень
малого
размера
,
спо
собных
выпо
лнять
команды
людей
.
Таких
по-
слушных
сушеств на
зывают
нанороботами
.
Кста
ти
,
автором
слова
«робот»
является
чешский
д
р
а
матург
К.
Чапек,
который
н
1920
г
.
назнал
этим
С
ЛовОМ
придуманное
им
че
ловекоподобное
су
шество
(робот
-
немного
измененное
чешское
пюою
,
ко
торое переводится как
«
п р
и
н
у
д
и г
е
л
ь
ный
трул
»)
:
«Роботы
-
это нс
люди
...
они
ме
ханичсски
совершеннее
нас
,
они
об
ладают
не
вероятно
сильным
инте
л
ле
ктом
,
но
у
них
нет
души
»
.
Впервые
понятие
наноробота
ИШ1
мо
леку
л
я
р
н
о
го
ассемб
лера
появи
лось
в
нашумевшей
книге
Эрика
Дрекс
лера
(Епс
Drexlcr)
из
Мас
сачусетского
техно
логическо
го
института
«
М
а
шины
созидания
:
наступление
эры
нано
техно
п
о
ги й
»
(1986
г.)
.
По
мнению
Дрекслера,
будушсе
молеку
лярной
техноло
гии
и
нанотехнологии
состоит
в
созлании
функциональных
структур
и
устройств
путем
их
псатомной
сборки
с
по
мощью
программируемых
робо
тов
(рис
.
1),
а
также
в
разработке
самих
мо
леку
лярных
робо
тов,
способных
«
ст
р о
и
т
ь»
и
з
а
томов
различные
объекты
.
Конструирование
таких
машин
пре
д
по
лагалось
осуществлять
путем
формирования
химических
связей
за
счет
механического
сбли
жения
электронных
оболочек
а
томов
.
Нанома
нипулятор,
описанный
Дрекслером
,
сос
тоял
из
4xlO
~
атомов
,
а
робот
,
снабженный
молекуляр
ным
компьютером
,
вспомога
те
льными
механиз
мами
и
т.д
.,
со
держал
~
lx
1
07
атомон
.
О
днако
.
во
зможности
от
де
л
ьного
робота
,
оказываются
весьма
ограничены
,
в
свя зи
с
его
малыми
раз-
204
• • •
РИС.:I..
К
о
н
тр
о
лл
е р
м
а
лы
х
п
ер
ем
ещений
и
ли
-
р
у к
а
нанороб
о
т
а
»,
Ин
с
ти
т
у
т
м
о
л
еку
л
ярной
с
б о р
к и
.
США.
© IMM. www.imm.org
мерами,
ч
то
,
по
мнению
Дрекс
лера
,
требует
со
з
д
ан
ия
н
ано
маш
ин
.
способных
к
самовоспро
изводству
-
т
о
есть
размножению
или
репли
кации
.
В
основе
идей
о
самореплицируюшихся
структура
х
л
еж
и
т
т
е
о
р и
я
фон
Нейманн
(1940
г
.)
,
со
г
ласно
к
от
о
р
о й реп
лик
ация
является
осно
вой
при
ро
дных
м
е х
ани
змов
разви
тия
,
а
сам
процесс
реп
лик
ании
используется
как
в
кле
т
о
ч
н
о
й
инженерии
,
т
ак
и
при
воспроизво
дстве
ЖИВЫХ
организмов
.
Дрекслер
сам
же
описал
опас
ность
СОЗд
ания
та к и
х
систем
:
выход
и
з
-по
д
кон
троля
процесса
репликании
из-за
возникновения
ошибки
в
программе
отдельного
робот
а-репли
катара
,
может
привес
ти
к
техногеиной
катастро
фе
(см
.
Серая слизы
.
И
деи
Дрекслера
вызвали
волну
неприязни
к
нанотехнологияМ
со
стороны
населения
.
Впрочем
,
эти
полуфантастические
про
гно
зы
оказались
противоречащими
за
к
о н
а
м
тер
модинамики,
а
технологический
прогресс
про
д
о
лжил
д
вижение
впере
д
.
На
сегодняшний
день
уже
существует
не
сколько
прототипов
нанороботов
-
устройств
ра
змером
в
десятки
нанометров,
которые
могут
самостоя
те
льно
м
анипулировать
частицами
атомных
и
молек
у
лярных
размеров
.
Одним
и
з
них
яв
ляется
эк
земпляр
,
со
з
данный
химик
ами
Нью-Йоркского
университета
,
ко
торые
впер
вые
в
мире
сконструировали
прямоходящего
ДБУНОГОГО
наноробота
.
В
качестве
исхо
дного
ма
териала
Н.
Симан
и
У
.
Шерман
носполь
зова
л
и
с
ь
мелкими
фрагмен
т
ами
двухцепочечных
и
одноцепочечных мо
леку
л
ДНК
.
Шагающий
ваноробот
сушес
твует
в
мил
лионах
копий
,
плавающих
в
буферном
растворе
.
Внешне
он
напоминае
т
щипцы
лля
конфет
-
две
д
в
ух
ц
е
почечные
ДНК-вые
но
ги
миной
в
10
наноме
т
ров,
упруro
соединенные
на о
дном
конце
и сво
бодные
на
противоположном
(рис
.
2).
Каждая
нога
образована
т
р
ид ц
а
ть
ю
шестью
нуклео
тидными
парами
,
которые
у
держи
ваю
тся
во
до
р
од
н
ы
м
и
свя
зями
по
обычной
для
ДНК
схе
ме
:
аденин
напротив
тимина
,
а
гуанин
напро
тив
цитозина.
С
их
свободных
концов
свисают
со
всем
уж
коротенькие
хвостики - кусочки
од
ноцепочечной
ДНк.
Чтобы
понять
,
как
движется
робот,
П
ОСМотрим
на
схему
.
Он
«
сту
п а
е
т»
по
б
54
з
2
..
Рис.
2.
Сх
ем
а
д
виж
ения
наноробо
та
(
ко
м
ме
н
та
р
и и
к
с
хе
ме
в
т
ек
с
т
е
)
205
особым
опорам
,
т
о
ж
е
и
з
го
товленным
из
ДНК
,
которые
вытянуты
в
доль
ДНК-вой
мо
леку
лы
д
о
р
о
ж
к и
.
В
начальный
момен
т
обе
но
ги
фикси
руются
на
сосе
дних
опорах
с
помощью
двух
о
д
ноцепочечных
спиралей
ДНК
,
л
е
й
сгв
у
ю
щ
и
к
по
добно
якорям
.
Этот
молекулярный
якорь
с
о
дного
конца
комплементарен
«
х
во
ст
о
в
ы
м
при
даткам
.
но
ги,
а с
д
р
уго
г
о
-
вершине
опоры,
б
лаго
даря
чему
он
и
у
держивает
их
вместе
.
Та
кая
по
зиция
и
зображена
11<1
первом
рисунке
схе
мы
(рис
.
2).
Надо
отмети
ть
,
что
концевые
учас
тки
ног
не
комплементарны
опорам
,
и
поэтому
робот
не
может
«
у
с
т
о
ят
ь.
бе
з
помощи
якорей
.
Первый
этап
шага
состоит
в
о
т
д
елении правой
ноги
от
опоры
.
Чтобы
зт
о
произошло
,
свобо
дно
плавающая
в
буфере
с
пираль
ДНК
(же
лтая
/10-
л
о
с
ка
на
в
тором
рисунке
схемы)
вступае
т
с
пра
вым
якорем
в
химическую
свя
зь
и
отво
дит
его
в
с
торону.
Незакрепленная но
г
а
перемешае
тся
вправо
(третий
рисунок)
и
за
в
и
с
ает
над
сле
дую
щей
по
лст
авкой.
З
десь к
ней по
лсоединяется
оче
ре
дной
мо
леку
лярный
якорь
.
который
притя
гивает
ее
к
новой
о/юре
,
-
И
по
лшага
с
де
лано
(четвертый
рисунок)
.
Ко
та
то
же
самое
проис
хо
дит
и С
левой
ногой
(пятый
/1
шес
той
рисун
ки)
,
робо
т
перемешается
на
о
дну
по
зицию
впра
во
.
Интересно
,
ч
то абсо
лю
тно
аналогичный
принцип
испо
льзуется
при
поремещении
бе
лка
миозина
по
фибриплам
в
живых
ор
ганизмах.
Наибо
лее
вероятно
,
ч
то
о
дной
и
з
первых
об
лас
тей,
где
най
дут
применении
т
ал
а
н
т
ы
на
нороботов
,
станет
наномедицина
.
Наноробо
г
,
вве
денный
в
ор
гани
зм
че
ловека
,
смож
е
т
само
стоятельно
пере
двига
ться
по
кровеносной
,
л
и
м
фатической
и
нервной
сис
темам
,
не
нанося
при
персмешении
вре
да
организму
(рис
.
3).
На
своем
пути
он
сможет
и
змени
ть
харак
теристики
т
к а
ней
и
клеток
,
унич
тожи
ть
микробов
и
мо
л о
д
ы
е
раковые
клетки
.
Т
ак
.
в
Монреа
льском
университете
под
руководс
твом
профессора
С.
Мар
те
ля
был
со
з
д
ан
про
тотип
системы
уп
равления
и
с
лежения
з
а
н
анороботом
в
живом
органи
зме
.
В
качестве
мо
де
ли
робо
та
01111
ис
-
Рис.
з
.
И
с к
у
с
ст
в
енн
а
я к л
е
тк
а
-н
ан
ороб
о
т
охо
т
и
тся
з
а
па
то
ге
нэ
м
и в к
ров
и
человека.
Ин
сти
тут
м
о
л
ек
у
л я
рн о
й
сбо
рк
и
.
С
Ш
А.
© IMM. www.imm.org
по
льзовали
желе
зный
шарик
диаме
тром
в
по
л
т
о
ра
миллиме
тра.
который
исп
ытыв
али
в
ар
те
рии
живой
свиньи
.
Д
ля
управ
ления
сферой
канадцы
ра
зрабо
тали
и
зящный
способ
:
они
за
ставили
управлять
«
р о
бот
ом»
прибор
,
одновре
менно
контро
лирующий
п
ере
движение
сферы
по
те
лу
живо
тно
го.
-
обычный
магни
торе
зо
нансный
т
о
м
о
г
ра
ф.
Ученые
аккура
тно
прове
ли
шарик
по
кро
венос
ным
сосу
дам
со
ско
рос
тью
д
о
10
см
/с
.
Сегодня
уже
пр
е
д
ложены
и
ли
ра
зраба
тыва
ются
составные
час
ти
нанороботов
:
-
навигаиионные
сис
темы
(
лл
я
опреле
ле
1111Я
мес
тонахождения
и
опре
де
ления
маршру
та
пере
движения)
:
- nUllocellcopbl
(
д
ля
мониторинга
окружаю
щей
сре
ды,
учас
тия
в
нави
гации
и
коммуника
ции при
работе
с
отде
льными
мо
леку
лами)
;
-
наноманипуля
торы
(наноактюаторы
дл
я
в
ы
п
ол
н
е
н и
я
непосрс
лствснных
л
с
й
с
т
в
и
й
с
объектом)
;
-
устройства
прием
а
и
пере
дачи
информации
.
Осталось
л
и
ш
ь
собра
ть
11Х
вме
сте
...
Ли
т
ер
а
тур
а
1.
htl
p
:
Uwww
.im
m
.o гg
2. http:Uwww.inauka.ru/
3. hlt p://www.newscicnti st.com
/ho
mc.ns
4. http://www.sci
enceda
ily.com/
206
НАНОТЕХНОI\ОГИИ
НАНОСЕНСОРЫ
(Nanosensors)
А
н
ю
х
-
к
ак
у
соба
к
и,
а
г
л
аз
-
как
у о
рл
а
.
И
з
му
ль
т
фил
ь
м
а
«
Б
ре
м
е
н
с
ки
е
м
у
зы
кант
ы
»
Наночастицы
об
лад
аю
т
необы
чным
соче
та
нием
свойств
:
помимо
з
н
ач
и
т
е
л
ь
н о
й
п
лощ
ади
поверхнос
ти
на
единицу
объема
,
ко
торая
обус
л
о
в
л
и
ва
е
т
высокую
поверхностную
реак
цион
н
ую
способнос
ть
,
они
имею
т
нанеме
тровы
е
ра
змеры
,
обеспечивающие
з
н
а
ч и
т
е
л
ь
н
ы
е
ско
рости
проникновени
я
в
любые
макрооб
ъекты
.
Эти
свойс
тва
находят
применения
в
сенсорных
н
анома
териалах
.
Давайте
рассмо
трим
принцип
рабо
ты
нано
сенсора
,
который
пре
дставляе
т
собой
ансамб
л ь
н
анопроволок
кремния
диаметром
2
-3
нм
,
об
л ад
а
ю
щ
и
х
прово
лимос
тью р
-
типа
(рис
.
1). И
з
начально
поверхность
та
к
и
х
ме
льчайших
про
во
лочек
покры
та
т
о
н
к и
м
с
лоем
оксида
кремния.
За
тем
э
ту
по
верхнос
ть
мо
дифицирую
т
,
вы
дер
живая
ма
тери
ал
в
специальном
растворе
,
что
бы
«
п
р
и
ш
и
т
ь»
н
а
поверхнос
ть
оксид
а
кремния
функциональные
группы
(н
апример
,
амино-
Ф
луорес
ц
и
рующ
ие
нанос
е
нсор
ы
время
Рис
.
1.
Схе
ма
т
ич
ное
и
зо
бр
а
ж
ени
е се
нс
о
р н
ы
х
н
а
Н
О
П Р
О 8
0
л
а
к
к
р
емни
я с
п
ри
витым
и н
а них а
нт
и
т
е
ла
м
и
(зеле
ны
й
цве
т)
.
к
о
т
оры
е
с
вяз
ы
ва
ю
тся
с
о
п
ре
деле
н н
ы
м
и
мо
л
ек
у
л
ами
бе
лк
а
(
к
рас
ны
й
ц
в
ет
)
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
207