„Kol dar nebuvo „metaversos“, kol dar nebuvo kriptovaliutų milijonierių, technologijų srityje labiausiai skambėjo „nanotechnologijos“.
„Nano-“ reiškia „viena milijardoji dalis“, o nanotechnologijos paprastai reiškia medžiagas, manipuliuojamas atominiu ar molekuliniu mastu.
Dešimtmečius mokslininkai spėliojo, kad bet kurią minutę nanotechnologijos visiškai pakeis mūsų gyvenimą ir išlaisvins žmoniją gelbstinčių išradimų bangą.
Viskas klostėsi ne taip, kaip prognozuota, bet tyliai nanotechnologijų revoliucija vyksta.
Galite padėkoti mikroschemai. Inžinieriai naudoja technologijas, patobulintas mikroschemose, kad sukurtų įvairius miniatiūrinius stebuklus – nuo submikroskopinių mašinų iki naujų rūšių lęšių. Šie įtaisai buvo taip integruoti į mūsų įrenginius, kad nepastebėjome, kad tai realūs nanotechnologijų revoliucijos pavyzdžiai.
Tarp įprastų daiktų, kuriems nanotechnologija buvo naudinga: oro pagalvės, mobilieji telefonai, radarai, rašaliniai spausdintuvai, namų projektoriai, 5G ir kitos sparčios belaidžio ryšio technologijos. Netoli vingio nanotechnologijos galėtų įgalinti itin mažas kameras, taip pat svaiginančią įvairovę kitų tipų jutiklių, galinčių aptikti viską nuo oro taršos ir juodojo ledo iki bandymų įsilaužti ir odos vėžio.
Visa tai vis dar toli nuo keistesnių egzistavusių prognozių apie nanotechnologijų ateitį. Neturime molekulės dydžio robotų, kurie patruliuotų mūsų kraują ir atitaisytų žalą, arba mikroskopinių gamyklų, galinčių išmesti begalę savo kopijų, kol visa planeta nebus sumažinta iki to, apie ką devintajame dešimtmetyje nanotechnologijų pradininkas Ericas Drexleris nerimavo, kad tai bus ne kas kita. "pilkos gleivės".
Tolimesnėje ateityje ši technologija dar gali padėti realizuoti viziją fizikui Richardui Feynmanui, kurią jis išdėstė savo garsiojoje 1959 m. paskaitoje „There's Plenty of Room at the Bottom“, kurioje jis iškėlė hipotezę apie būdą sukurti trimates struktūras, dirbant su vienu atomu kiekvienoje šio kūrimo stadijoje. Pasiekus net dalelę to, ką jis pasiūlė, atsivertų nuostabios galimybės – nuo jutiklių, galinčių aptikti ore esančius virusus, prieš mums juos įkvėpiant, iki kvantinių kompiuterių mūsų kišenėse.
Šiuo metu kuriant realias nanomašinas, reiškia išnaudoti šimtus milijardų dolerių, investuotų į mikroschemų gamybos tobulinimą nuo jų įvedimo, taip pat 1959 m. Mikroschemų įmonių žygis, siekiant sukurti greitesnius ir efektyvesnius lustus, paskatino fantastiškai sudėtingos ir brangios įrangos kūrimą. Naudodami tos pačios rūšies mašinas, technologijas ir „fabs“, kaip žinomos mikroschemų gamyklos, nanomašinų kūrėjai gali pasinaudoti nuolatine Moore'o dėsnio pažanga, kad jų įrenginiai būtų vis mažesni.
ASML, viena iš pasaulyje pirmaujančių įrangos, gaminančios mikroschemas, gamintojų, tiria ir kuria savo įrangą, atsižvelgdama į savo pagrindinius klientus – pasaulio „Intels“, „Samsungs“ ir TSMC, sako generalinis direktorius Peteris Wenninkas. Tačiau ji taip pat visada turėjo padalinį, kuris dirba su klientais, norinčiais gaminti ne įprastas mikroschemas, ir kuria savo technologiją taip, kad ją būtų galima pritaikyti pagal jų poreikius, priduria jis.
Tai apima mikroelektromechanines sistemas, trumpai tariant MEMS, kurios yra klasikinis mažų mašinų, pagamintų, naudojant lustų gamybos įrangą, pavyzdys. MEMS per kelis dešimtmečius radikaliai sumažėjo.
Paimkite savo išmanųjį telefoną. Kad būtų galima perduoti ir priimti skirtingus radijo dažnius, kurių reikia, kad jis galėtų kalbėtis su mobiliojo ryšio bokštais arba prisijungti prie jūsų „Wi-Fi“ ar belaidžių ausinių, jis turi išfiltruoti visus klaidinančius trukdžius, turinčius įtakos toms spektro juostoms.
Taigi jame naudojami mažyčiai radijo filtrai, be kurių negalėtų veikti nė vienas mūsų belaidis įrenginys. Kai mikroschemos ir radijo antenos yra statiniai, visiškai kietojo kūno įrenginiai, radijo filtrai, nuo kurių jie priklauso, iš tikrųjų juda, teigia filtrus gaminančios bendrovės „Resonant“ generalinis direktorius George'as Holmesas. Jie vibruoja tuo pačiu dažniu, kaip ir priimamas ar perduodamas signalas, arba kartais tokiu dažniu, kurį reikia išfiltruoti, kaip mažų kamertonų spiečius.
Jie veikia būtent todėl, kad yra maži. Tik kažkas tokio mažo, egzistuojančio tokio masto, kuriame ryšiai tarp atomų yra daug stipresni, palyginti su objekto dydžiu, gali vibruoti tokiais dažniais ir nesubyrėti į dalis.
Mūsų telefonuose taip pat yra daug kitų MEMS. Sistema, leidžianti jiems (ir išmaniesiems laikrodžiams bei kitiems sveikatos stebėjimo prietaisams) žinoti savo orientaciją, taip pat pagreičio dydį ir kryptį, šiandien nėra didesnė už ryžio grūdą. Kai ji pirmą kartą buvo išrasta ir sumontuota erdvėlaivyje „Apollo“, ji buvo didesnė už krepšinio kamuolį.
Kitas šiuolaikinių nanomašinų pavyzdys manipuliuoja šviesa, o ne elektra. Laboratorijoje buvo įrodyta, kad naujos rūšies lęšiai, vadinami „metalensai“, gali sulenkti ir formuoti šviesą taip, kaip anksčiau reikėjo daugybės įprastų lęšių. Metalensų pranašumas yra tas, kad jie yra ploni ir beveik plokšti – bent jau žiūrint plika akimi.
Žiūrint elektroniniu mikroskopu, metalenso paviršius atrodo kaip pliušinis kilimas. Šiuo mastu metalensai yra aiškiai padengti nedideliais stulpeliais, kurių kiekvienas yra viena tūkstantoji žmogaus plauko pločio, iškylančiais nuo jo paviršiaus. Ši tekstūra leidžia metalenams sulenkti šviesą taip, kaip tai daro įprasti lęšiai. (Šių mažų silicio „pluoštų“ veikimo būdas yra pakankamai naujas, kad privertė fizikus permąstyti savo supratimą apie šviesos ir materijos sąveiką.)
Keletas naujų įmonių verčia metalensų technologijas į komercines programas. Tarp jų yra „Metalenz“, kuri ką tik paskelbė apie susitarimą su puslaidininkių gamintoju STMicroelectronics dėl 3D jutiklių išmaniesiems telefonams gamybos. Šis metalensų taikymas leistų įvairiems telefonų gamintojams pasiekti tokį 3D jutimą, kuris įgalina Apple Face ID technologiją. Telefono atrakinimas veidu yra tik pradžia, sako „Metalenz“ generalinis direktorius Robertas Devlinas.
Metalensai taip pat turi savybių, kurias gali būti sunku atkurti, naudojant įprastinius lęšius. Kadangi jie palengvina poliarizuotos šviesos aptikimą, jie gali „matyti“ dalykus, kurių įprasti lęšiai nemato. Tai gali apimti šviesos taršos lygio aptikimą, leisti automobilių sistemų kameroms aptikti juodąjį ledą ir suteikti mūsų telefonų kameroms galimybę aptikti odos vėžį, sako p. Devlinas.
Norint toliau mažinti nanomašinas ir pasiekti teorinę smulkumo ribą – taško, kuriame žmonės manipuliuoja atskirais atomais, reikės visiškai kitokių technologijų nei tos, kurias šiuo metu naudojame net pažangiausioms mikroschemoms gaminti, sako dr. Andrejus Fedorovas, Džordžijos technologijos instituto profesorius. Jo komanda paskelbė tyrimus, kuriuose jie naudoja elektronų pluoštus, kad išgraviruotų raštus grafeno ir kitų dvimačių medžiagų lakštuose arba sukurtų struktūras iš anglies atomų ant jų.
Grafenas jau dabar intensyviai tiriamas, kaip alternatyva siliciui ateities mikroschemose. Tačiau daktaras Fedorovas sako, kad ateityje gali būti kuriamos trimatės struktūros ant dvimačių grafeno lakštų. Galimybė tai padaryti atominiu tikslumu leistų, be kita ko, sukurti tokias struktūras, kurios reikalingos naujos kartos itin galingiems kvantiniams kompiuteriams, kuriuos tiek vyriausybės, tiek technologijų įmonės bando sukurti.
Kai daktaras Fiodorovas pasakoja apie savo tyrimus, jis pasakoja auditorijai apie tai, ką Richardas Feynmanas pasiūlė 1959 m. „Aš sakau: „Tai vizija“, o tada sakau: „Po šešiasdešimties metų mes įgyvendinome Feynmano viziją. mūsų rankos.'"" [1]
1. EXCHANGE --- Keywords: The Next Miniature Marvels --- The nanotechnology revolution is here -- we just weren't paying attention
Mims, Christopher. Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y. [New York, N.Y]. 22 Jan 2022: B.5.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą