Нанотехнологии в науке и технике

В течение тысячелетий человек использовал в быту и технике макроскопические тела, состоящие из большого числа атомов, будь это каменный топор или авиалайнер. Первая научно-техническая революция - индустриальная, или энергетическая, - условно отсчитывается с получения Дж. Уайтом в 1769г. основного патента на усовершенствованный паровой двигатель, который привел к резкому увеличению производительности труда во всех сферах производства, в добыче ископаемых, в сельском хозяйстве и на транспорте. До этого источником энергии была энергия ветра, падающей воды и (очень часто) просто мышечная сила животных и людей.

С началом развития микроэлектроники в 1960-х гг. началась вторая научно-техническая революция - информационная. Автомобили и другие средства передвижения, станки и приборы оставались макроскопическими телами, так как единицей масштаба служит размер человеческого тела, но управляющие элементы, устройства для передачи и приема информации становились все сложнее, а составляющие их единицы (транзисторы, конденсаторы, сопротивления) все миниатюрнее. Эмпирический закон Мура (удвоение плотности чипов каждые полтора, два года) оказался достаточно универсальным и уже 40 лет выполняется в ряде областей, основанных на так называемых «критических» технологиях. Экстраполяция этих результатов на наше время неизбежно приводит электронику из микроструктур к наноструктурам: транзисторы и другие элементы вскоре должны будут состоять из считанного числа атомов.

Появление и развитие нанотехнологии означали начало третьей научно-технической революции, которая на наших глазах постепенно охватывает все области цивилизации: технику, медицину, экологию, освоение космоса и так далее, по мнению специалистов, изменит облик мира уже к концу первого - началу второго десятилетия XXI века.

Рис. 1. Шкала размеров наномира

Приставка «нано» означает одну миллиардную, 10-9. На греческом языке «нано» означает «карлик». Нанометр, видимо, впервые ввел А. Эйнштейн при рассмотрении молекулы сахара. В низкомолекулярных твердых телах (металлах, ковалентных кристаллах типа алмаза, ионных кристаллах) расстояние между атомами составляет десятые доли нанометра: на отрезке длинной 1 нм уложится несколько атомов. По принятому международному определению наноструктуры могут иметь размеры от 1 до 100 нм, хотя в одном направлении (сверхтонкие пленки и поверхности), или только в двух (нанонити и нанотрубки), или по всем трем направлениям (кластеры), и в целом содержать большое число атомов, но их свойства все равно принципиально отличаются от обычных макроскопических тел.

Наноматериалами называются макроскопические материалы, если элементами их структур являются наноструктуры, наноразмерные элементы.

Свойства наночастиц изучает нанонаука, находящаяся на границе физики, химии, биологии и информатики. Нанотехнология разрабатывает пути получения и использования наноструктур, однако фактически этот международный термин понимается шире, чем русский термин «технология» /10/

Актуальность темы обусловлена значимостью нанотехнологий и микроэлектроники в нашей жизни, в глобальных масштабах мирового общества.

Объектом: изучение развития технологий в области микро- и наноэлектроники.

Предмет: применение нанотехнологий в науке и технике.

Цель работы: рассмотрение исторического усовершенствования микро- и нанотехнологий, а также анализ перспектив развития.

Задачи:

ознакомится с основами микроскопии в электронике;

проследить историю проектирования технологических микрообъектов;

рассмотреть область применения микро- и нанотехнологий в науке и технике.

Читайте также

Проектирование РЭА
При конструкторском проектировании РЭА (радиоэлектронной аппаратуры) решаются задачи, связанные с поиском наилучшего варианта конструкции, удовлетворяющего требованиям технического задан ...

Моделирование мобильных систем связи
При организации сети сотовой связи для определения оптимального места установки и числа базовых станций, а также для решения других задач необходимо уметь рассчитывать характеристики сиг ...

Проект устройства со световыми эффектами на основе микроконтроллера ATtiny12 семейства AVR фирмы Atmel
Популярность микроконтроллеров ATtiny постоянно увеличивается. Не последнюю роль в этом играет соотношение показателей «цена/ быстродействие/ энергопотребление», являющееся одним из ...

Основные разделы