Про странности наночастиц

Про самосборку ученых.

Чтоб у нас в высокие технологии деньги пошли, и там можно было работать без откатов и заносов, Президенту Указ надо издать: «С компаний, занимающихся высокими технологиями – не брать!», а Правительству Постановление принять: «Тех, кто занимается поборами с компаний, занимающихся высокими технологиями – сажать!». И всех чиновников с этим Указом и Постановлением ознакомить. Под роспись. До братков с крышевателями тоже эти документы довести. Мвэдэшникам. По своим каналам.

Да только ведь никто сам под себя копать не будет. Все по самое «не балуйся» в этом самом сидят. В «шоколаде». Что вверху, что внизу. Одно место только наружу и торчит, потому что через него все у нас и делается. Чтоб всех из «шоколада» вытащить, надо всех за это самое место брать, а не кому и не чем – руки у тех, кто должен брать, другим заняты. Одна надежа, что каждый из нас осознает, что он сам по себе – пустое место для «шоколадников» и поймет, что объединяться надо. Когда ты не один, а за тобой соратники стоят, тогда, может, на тебя внимание и обратят. И не просто рукой помашут на очередной встрече с народом, а и реально на встречу пойдут. Потому что увидят, что ты – сила, а не кормушка для сильных мира сего.

Объединяться надо. Чтоб к той же власти апеллировать. На местах и в центре. Одно дело, когда запрос или предложение от частного лица идет. И совсем другое, когда от «группы товарищей». На официальном бланке организации. Реакция власти на одно и тоже предложение разная будет. А на сей момент большинство успешных предпринимателей от науки для свободных охотников до чужих денег – так, наночастицы неупорядоченные, которые окучивать можно и надо.

Про самосборку наноматериалов.

Небольшое информационное сообщение прошлых лет.
«В костях животных, раковинах галиотисов и нитях паутины обнаружено вещество, которое является хорошим скрепляющим средством, адгезивное действие которого основано на связях и скрытом механизме удлинения. Учёные надеются, что открытие позволит создать клей для нанокомпозитных материалов, таких как углеродные нанотрубки и графитовые нанопластины.
Клей для композитов должен позволять материалам сохранять свои изначальные свойства, особенно прочность. Новое адгезивное вещество, по словам одного из участников исследования Пола Хэнсмы, способно удерживать вместе отдельные элементы материала до тех пор, пока не будет приложена нагрузка, превышающая собственный предел прочности элементов.
Данное свойство биоматериалов объясняется присутствием слабых связей, возникающих благодаря заряженным внешним группам молекул. При приложении силы, достаточной для растягивания, связи разрушаются, позволяя материалу восстанавливаться самостоятельно. Такой механизм используется природой в костях животных и человека, раковинах галиотисов и паутине, благодаря чему все они умеют самовосстанавливаться.
По словам учёных, основная трудность в разработке идеального клея состоит в поиске лучшей концентрации самого адгезивного материала. В природных структурах этот показатель, как правило, находится на уровне одного процента от массы».

Некоторые соображения на этот счет.
У углеродных нанотрубок отмечено одно довольно интересное свойство: под действием механических напряжений, превышающих критические, они не рвутся и не ломаются, а просто перестраиваются. Такой характер поведения говорит о том, что в месте разрушения нанотрубки, также как и в биоматериалах, возникают группы заряженных элементов, взаимодействие между которыми приводит к перестройке структуры нанотрубки. Это свойство можно использовать для «склеивания» углеродных нанотрубок в одну длинную «нанотрубу». Чтобы из нескольких отдельных нанотрубок «склеить» одну, надо сначала разорвать их, создав в месте разрыва группы заряженных элементов, а затем состыковать местами разрыва. Взаимодействие заряженных элементов «стянет» концы нанотрубок, что приведет к образованию одной длинной нанотрубки, вместо нескольких разрозненных. По этой же схеме можно создавать из нанотрубок и аналогичных им структур (тот же графен к примеру, который представляет собой по сути развертку нанотрубки) и более сложные пространственные конструкции. Тут главное найти способ создавать неустойчивую структуры и входить в процесс в момент неустойчивости, когда происходит перестройка структуры, встраивая в нее нужные элементы в нужном порядке.

Про рынок нанопродукции.

Опять информация из прошлых лет.
«Во время путешествия среди снежных гор в непальском ущелье Торунг Ла, доктор Дейв Ирвин-Холлидей был так же сильно поражен бедностью жителей, как и красотой природы. Сельские жители живут очень просто, без современных достижений цивилизации. Люди переутомлены, недоедают и имеют немного возможностей в жизни. Неудивительно, что многие из них выглядят старше своего возраста. Будучи профессором электротехники, он заметил кое-что еще. «Я посмотрел в окно здания школы, там было очень темно, - рассказывает Ирвин-Холлидей у себя дома в Калгари. - Я задался вопросом, как дети могли там читать и учиться».
В отдаленной области страны у сельских жителей не было электричества. Они использовали тусклые керосиновые лампы, которые для них обходились дорого, и они испускали ядовитые пары. Поэтому Ирвин-Холлидей прибыл туда, чтобы помочь найти безопасную и доступную альтернативу освещения для сельских жителей Непала. В то время он еще не осознавал, что он сделал нечто большее - открыл путь к развитию и расширению возможностей.
После двух лет поисков Ирвин-Холлидей вернулся в Непал, чтобы опробовать светодиодную (СИД) систему освещения на солнечной энергии, которую он развил, чтобы она соответствовала потребностям пользователей. Первый опыт оказался успешным. В скором времени, местные жители наслаждались тем, чего они никогда не видели прежде - светом в помещении.
«Реакция была невероятна, - говорит Ирвин-Холлидей. - Люди были в слезах и просили нас не забирать свет». Впервые дети могли учиться ночью, не рискуя заболеть от опасных паров керосина. Родители могли работать полный день, зная, что им не нужно успевать готовить и делать все хозяйственные работы до заката. Оставшийся доход можно было потратить на пищу, вместо того, чтобы снова наполнять грязные керосиновые лампы. Буквально с щелчком выключателя, жизнь изменилась.
Так появилась организация «Осветите Мир», созданная Ирвином-Холлидеем для 1,6 миллиардов человек, которые не имеют электричества. За десятилетие, начиная с тех пробных опытов в Непале, были освещены 17000 домов в 51 стране. Белые СИД лампочки Ирвина-Холлидея теперь можно обнаружить повсюду от Афганистана до Замбии.
Трудно переоценить значение этого проекта Ирвина-Холидея. Для большинства из нас свет внутри помещения - нечто само собой разумеющееся. Но для тех, кто никогда не имел этого, этот свет открывает целый новый мир. Проекты «Осветите мир» часто встречают поющие и танцующие сельские жители, которые, наконец, «имеют глаза», как выразился один из них. В приюте в Тибете, организаторам пришлось выключить лампочки, потому что дети были настолько возбуждены, что они не хотели спать.
«Это настолько эмоционально, - говорит Ирвин-Холлидей. - Во время почти каждого путешествия, на ваших глазах выступают слезы, и ваша сердечность возрастает». Но «Осветите Мир» - не благотворительность. Она предполагает более инновационную форму развития, где получателям не дают милостыни. Местные жители становятся активными участниками. Сельские жители покупают свои лампочки за 150 долларов. Это кажется дорогим, но для семей в развивающихся странах, которые тратят треть или большую часть дохода на керосин для ламп, белые СИД лампочки на солнечной энергии - долгожданное снятие финансового бремени. Через два года или меньше, затраты на лампочки оправдывают себя. После того, как они полностью окупают себя, без дальнейших вынужденных закупок керосина, начинают сохраняться сбережения.
К тому же, «Осветите мир» обучает местных жителей устанавливать и ремонтировать лампочки, создавая рабочие места, где их раньше не хватало. «Мы должны помочь этим деревням освещать себя, - говорит Ирвин-Холлидей. - В конечном счете, это должно быть решение, приводимое в действие рынком».
Этот подход, открытый Нобелевским лауреатом Махаммадом Юнусом, в настоящее время распространился по всему миру. Объединения подобные этому дарят бедным сельским жителям ощущение гордости, реализации своих возможностей и уверенности в собственном будущем - то, чего не может дать простая помощь. Самое важное, что это доказывает, что глобальная бедность - это не просто нехватка доходов. Это - нехватка возможностей».
«Я надеюсь, что я буду заниматься этим до смерти, - говорит Ирвин-Холлидей. - Лишь только вы начинаете задумываться об этом с человеческой точки зрения, это преображает вас. За несколько долларов, потраченных в правильном месте и правильным способом, вы можете изменить жизни людей».

Небольшое добавление к информации.
«За несколько долларов, потраченных в правильном месте и правильным способом, вы можете изменить жизни людей». Я б к тому добавил: в первую очередь свою. 150 баксов за светодиодный фонарик – не так уж и плохо. Вот тебе и беднота. Поди поищи таких покупателей в цивилизованном мире.
Хотя, если кто-то где-то в рванье ходит и без света сидит, еще не означает, что он не приобщился к благам цивилизации и не отложил в углу своего убогого жилища ворох бумажек, которые туристы суют, за то чтобы туземец с ними в обнимку сфотографировался. Сейчас уже трудно на нашей планете место найти, где бы не ступала нога туриста, а его рука не оплачивала бы услуги аборигенов. Последнее обстоятельство несколько приоткрывает завесу тайны нынешнего финансового кризиса, который, к слову сказать, отнюдь не закончился, поскольку его причины не устранены, а только усугублены. Странный какой-то кризис получается – долларовый печатный станок бешено работает, а наличности не хватает. Бумажки, как в черную дыру засасывает. Исчезают бесследно.
На банки грешить не приходится – они поступающие в их распоряжение деньги в оборот пускают, а по ходу этого оборота они куда-то безвозвратно пропадают. Разве что туристы их разносят по миру, и эти бумажки оседают в дальних поселениях туземцев, которые готовы 150 баксов заплатить за светодиодные фонарики, которые для них несомненно большую ценность представляет, чем горсть бумажек с изображением чужих президентов. Иль еще больше этих бумажек отдать за другое какое чудо техники, которое в цивилизованном мире за копейки идет.
Да мы сами такие ж дикари, только малость другого окраса – платим тройную цену за дешевый ширпотреб или жрачку для себя или своего автомобиля. Или за бусами в виде гаджетов в очередях давимся, чтобы первыми себе их на шею повесить, чтоб все другие видели. А потом удивляемся, откуда у владельцев рынков, продавцов жилья, торговцев нефтепродуктом, поставщиков бус, пардон, гаджетов, такие деньжищи. С миру по нитке – голому рубаха. С рынка по сотке – оборотистому гражданину яхта, замок иль спортивный клуб с фанатами впридачу.
Но это так, лирическое отступление. Я просто хочу сказать, что шире на рынки сбыта продукции смотреть надо. Тем более, на те рынки, где покупатель на ваш товар, как на чудо смотреть будет. А за чудо он никаких денег не пожалеет. Раньше купцы пушнину брали в обмен на порох, огненную воду и граммофон в придачу. Сейчас можно рассеянную по миру денежную массу собирать. За чудеса современной техники.
Новая география рынка – новые возможности для сбыта товаров, которыми цивилизация перенасыщена. Только помимо так называемого цивилизованного мира существует и прочий мир со своими потребностями и запросами, которые можно и нужно удовлетворять себе в интерес, неся блага цивилизации тем, кому они покуда недоступны.

Про завоевание рынков.

«Только помимо так называемого цивилизованного мира существует и прочий мир со своими потребностями и запросами, которые можно и нужно удовлетворять себе в интерес, неся блага цивилизации тем, кому они покуда недоступны».

Тут по ходу дела и у меня самого возник, как часто говорится на всяких пресс-конференциях, хороший вопрос: «А как до этого нецивилизованного рынка добраться?». Оно, как бы верно: есть товар, который как чудо будет восприниматься во многих уголках нашей планеты, а за чудо люди готовы отдать многое, при том, что и в самом цивилизованном мире есть спрос на побрякушки от дикарей. Да за морем телушка – полушка, да рубль перевоз. Как наладить товарообмен между цивилизацией и дикарями?

Раньше купцы к дикарям прибывали либо на кораблях, если окучивали побережье мирового океана, либо с караванами лошадей и верблюдов, если за желанным товаром приходилось углубляться вглубь континентов. Сейчас к тому есть авиационное сообщение. Но все ж таки этого недостаточно, чтобы рентабельно работать с удаленными, многочисленными по количеству, но малочисленными по месту конкретного проживания клиентов, рынками, разбросанными по всей планете.

Тут на ум приходит незаслуженно забытый, но ныне возрождаемый в цивилизованном мире способ транспортировки грузов – дирижабли. Но про то потом.

Небольшое отступление.

Если вести речь о нанотехнологиях в смысле конкретных целей, то поскольку мы в этой области не впереди планеты всей, и даже не в группе середнячков, а где-то на задворках, то не нам и цели выбирать. Нам остается только вслед за нашим флагманом – РОСНАНО – в общий кильватерный строй вставать и следовать за лидерами. А лидеры ориентиры себе уже наметили – производство возобновляемой энергии, умные материалы для широкого применения, вычислительная техника нового поколения, химическое производство с применением нанотехнологий, здравоохранение с прицелом на увеличение продолжительности жизни – вот те отрасли, где ожидаются прорывные процессы на волне нанотехнологий, согласно нанотехнологической дорожной карте США.

Если еще пристальнее взглянуть на ту же дорожную карту, то там, среди всего прочего, четко обозначены топливные ячейки на полимерной электролитической мембране, твердотельные осветительные приборы с высоким КПД, органические фотоэлементы на основе наноструктур, элементы пьезоэлектрической энергетики, волноводы для кремниевой фотоники, высокодобротные резонансные микрополости для создания компактных низкопороговых лазеров, биологические сенсоры для химического распознавания, электрические наномоторы, наносенсоры с иммобилизованными биорецепторными зондами для выявления микроорганизмов.

Полет фантазии.

Если волю фантазии дать, то я б все наши нанотехнологии в одном направлении двинул – на возрождение дирижаблестроения в России. Высокая цель. Только крупной державе по плечу. Какой-нить Швейцарии, которую наша Якутия накрывает, как слон обезьяну... Ну, короче, небольшая там у них территория, и дирижабли им совсем ни к чему, разве что для развлечения. А вот России дирижабли нужны позарез. Единая транспортная система для России, как государства – вопрос жизни и смерти. Особенно сейчас, на переломе мировой системы. Нынешний финансовый кризис – предвестник глобальных подвижек в современном мире. И если эти подвижки застигнут Россию без единой транспортной системы, сшивающей удаленные территории в единое государство, то развалится наша держава на куски, которые соседи дорвут. Ближние и дальние. Единая наземная дорожная сеть, накрывающая всю страну, в России физически не возможна. Остается воздушный транспорт. И как это ни парадоксально, но наиболее оптимальный из всех видов воздушного транспорта для нас – незаслуженно забытый дирижабль, уступивший в свое время воздушное пространство авиации только из-за того, что в армейский мундир не влезал, когда весь мир к войне готовился. Не сгодился в качестве бомбовоза. Слишком уязвимым для зениток и истребителей оказался.

А ныне, кроме всего прочего, дирижабль – уникальная платформа для взлета нанотехнологий.

Здесь и умные материалы – дирижаблю XXI века не пристало «летающим пузырем» оставаться, мягкая оболочка должна быть заменена на жесткие пластики, вспененные газами легче воздуха или разреженным воздухом. Жесткая оболочка существенно повысит скоростные качества дирижаблей, позволит применить технологии, наработанные в авиации. Отсос пограничного слоя с лобовой части дирижабля, к примеру. Без нанотехнологий при создании таких материалов не обойтись.

Здесь и альтернативная энергетика – при полетах на малых высотах грех не воспользоваться энергией ветра, превратив его из врага дирижабля в союзника посредством преобразования воздушных потоков в полезную работу, а полеты даже на средних высотах выводят на солнечную энергетику. Без нанотехнологий в альтернативной энергетике не обойтись.

Здесь и водородные двигатели – использование водорода в качестве несущего газа и топлива для двигателей дирижабля очевиднее очевидного, надо лишь над безопасностью поработать, чтобы водород не воспламенялся, там, где не надо. Без нанотехнологий водородные двигатели не создашь, да и водород не укротишь.

Здесь и все остальное прочее, что в американской дорожной карте прописано – приборостроение, вычислительная техника, химическое производство, здравоохранение – все найдет свое место на борту дирижабля, который может стать тем локомотивом, который все российские высокие технологии за собой потащит.

Возврат на землю.

Но, то, так, разыгравшаяся фантазия по части российских дирижаблей, покуда ничего общего с нашими реалиями не имеющая. Оно вроде б как что-то там наверху сдвинулось в направлении российских дирижаблей http://kommersant.ru/doc/3060944, но пока у нас до дела дойдет, наши конкуренты сначала у нас все идеи задарма позаимствуют, потом спецов под них соберут, затем у себя все сделают. Кончится тем, что готовый продукт мы же у них покупать и будем. Как ныне Боинги с Эрбасами.

Чтоб того не получилось, надо б наших деловых партнеров обойти на крутом технологическом повороте. Там где они сейчас самые крутые. К примеру, в производстве дронов. Только не винтокрылых, а воздухоплавательных. Оно само на рынок просится: выйти к клиенту со средством доставки без участия человекоподобного курьера. Ну, по типу доставки на дом на воздушном шарике. Только не простом, а с моторчиком.

Короче, минидирижабль на рынке доставки товаров в удаленные местности прорисовывется. Радиоуправляемый, если доставка в радиусе действия систем отслеживания, или автономный, маршрут которого заложен в бортовом компьютере. Последний вариант как раз и открывает рынки дикарей, про которые в предыдущих постах поминалось. Нет нужды к ним в деревни грузовые полноразмерные дирижабли гонять, когда можно прислать гонца с подарками на борту небольшого автономного минидирижабля. Тогда только своего экспедитора в деревне на момент прибытия груза иметь потребуется, коим и вождь может выступать, от которого потребуется снять груз с минидиражабля и отпустить гонца восвояси. Обратно он сам долетит.

Кроме всех прелестей доставки грузов к черту на кулички (а тут у минидирижаблей большой запас дальности полета по сравнению с винтокрылыми дронами – сутки полета, а не часы болтания в воздухе) минидиражабли, по мере отлаживания технологий полета на большие расстояния, проторят дорогу и более солидным крейсерам Пятого океана – дирижаблям большой грузоподъемности.

К вопросу о двигателях в наномире.

Опять же сообщение из прошлых времен.
«Группа ученых из Массачусетского технологического института открыла при изучении углеродных нанотрубок ранее неизвестное явление, которое, по мнению первооткрывателей, может быть использовано для выработки электричества. Тепловые волны, распространяясь по нанотрубкам, способны увлекать за собой электроны, порождая электрический ток. Явление, получившее название термосиловых волн, открывает новое поле для исследований в области энергии. В экспериментах нанотрубки покрывались слоем реактивного топлива, высвобождающего тепло при сгорании. Топливо поджигалось с одного конца трубки либо лазерным лучом, либо разрядом высокого напряжения. В результате образовывалась волна сгорания, быстро движущаяся по нанотрубке, как пламя по подожженному фитилю. Скорость движения волны сгорания вдоль по нанотрубке более чем тысячекратно превосходит скорость движения самого топлива и в десять тысяч раз – скорость обычного распространения этой химической реакции вне ограниченного объема. Что более важно – волна увлекает за собой электроны по проводящим стенкам трубки, порождая электрический ток. Количество выделяемой энергии оказалось намного большим, чем предсказывала классическая теория. Новое явление получило название «увлечения электронов», так как обнаружилось, что скорость их движения тесно связана со скоростью тепловой волны. Похоже, что волна сгорания «тащит» за собой электроны, как морская волна переносит к берегу плавающий на поверхности мусор».

Здесь внимание привлекает технология нанесения слоя реактивного топлива на УНТ. Раз практически можно нанести слой топлива на углеродную нанотрубку, то вроде б как бы можно и внутрь это топливо заправить. Ну, или лист графена сначала топливом покрыть, а потом в рулон скатать. Получится реактивный нанодвигатель: заправляешь топливо в нанотрубку, поджигаешь топливо внутри нанотрубки – и вперед. Собираешь нанодвигатели в большой блок – уже не нанодвигатель станет, а вполне нормальный движок. Проблема только в том, чтобы сориентировать все нанотрубки в одном направлении. Иначе печка получится, а не двигатель – топливо горит, а движения нет. А если один вид топлива (которое наибольшую реактивную тягу дает) внутрь УНТ заправить, а другой вид топлива (который эффективнее всего электричество производит) по поверхности УНТ распределить, то двиген получится – двигатель, генерирующий электричество во время исполнения своей основной функции – приведение механизма или транспортного средства в движение. А если еще обеспечить и раздельный поджиг, и независимое горение внутри и на поверхности нанотрубки... Что-то уж больно фантазия разыгралась на волне сгорания реактивного топлива на поверхности нанотрубки.

Про упорядочивание углеродных нанотрубок.

Сочетание уникальных электрических и механических свойств одностенных углеродных нанотрубок позволяет рассматривать материалы на их основе в качестве весьма перспективных для самого широкого круга применений: гибкая электроника, биосенсорика, хемосенсорика, альтернативная энергетика. Но на пути широкого применения УНТ есть одно узкое место – нет, пока что, дешевых и эффективных методов разделения нанотрубок различных размеров и с различным электрическим поведением (проводники и полупроводники), а также способов их ориентирования в материале. Из-за того нет и серийного производства материалов на основе нанотрубок.

На сегодняшний день отработано несколько методов ориентации ОУНТ: диэлектрофорез, газоточный метод, метод испарения капли и некоторые другие. Однако вследствие того, что в смеси, получаемой при высокотемпературном синтезе УНТ, присутствуют как нанотрубки с металлической проводимостью, так и полупроводниковые, транзисторы на основе данных материалов имели плохие характеристики. В работе, выполненной учеными из Стенфордского университета и исследовательского подразделения компании Samsung, было показано, что разделение металлических и полупроводниковых ОУНТ возможно.

Поверхность диоксида кремния толщиной 300 нм, нанесенная на чистую кремневую подложку, была модифицирована с помощью функциональных групп (амин и фенил). При этом возможно взаимодействие между нанотрубками и функциональными группами, что и приводит к их ориентации вдоль выделенного направления. Далее на основе данной структуры собирался полевой транзистор (ориентирование нанотрубок осуществлялось с помощью метода гидродинамического потока), и исследовались его характеристики, на основании которых можно судить об ориентации и проводимости нанотрубок.

Из полученных результатов следует, что аминогруппы преимущественно взаимодействуют с полупроводниковыми ОУНТ, тогда как фенильные заместители – с металлическими. К примеру, соотношение on/off в транзисторе с нанотрубками без какой-либо дополнительной обработки и оплавления в процессе экспериментов достигает значения в 900000, что является достаточно хорошим показателем для полупроводниковой техники, тогда как с фенильным заместителем – примерно 2-3. Также о подобном влиянии функциональных групп на разделение ОУНТ свидетельствуют и данные микро-Рамановской спектроскопии.

Ученые уверены, что данный способ разделения ОУНТ является наиболее перспективным среди прочих, так как плотность, упорядочение, электронная природа и хиральность нанотрубок можно регулировать с помощью введения различных функциональных групп. А полученные результаты экспериментов с полевым транзистором на основе разделенных нанотрубок (среднее значение параметра on/off более 100000, простота исполнения и отсутствие дополнительной обработки) могут заложить основу создания полевых транзисторов из подобного материала.

Небольшой комментарий к проблеме упорядочивания нанотрубок.

В поиске эффективного метода разделения углеродных нанотрубок существенную помощь может оказать, так сказать, обратная связь – изучение на предмет использования для разделения нанотрубок результатов экспериментов и работ в области нанотехнологий, напрямую с разделением не связанных. Особенно тех, где из нанотрубок какой-то готовый продукт получали. Ведь как-то при этом с нанотрубками манипулировали, а для манипуляций с нанотрубками их сначала надо идентифицировать, захватить и переместить в нужное место. Для самих экспериментаторов эти манипуляции – промежуточный результат, а для технологии разделения нанотрубок этот промежуточный результат основным явиться может.

Да и само разделение нанотрубок может не малозначительной технологической операцией оказаться, а рычагом, с помощью которого всем нанотрубочным процессом рулить можно будет, если разделение на себя замкнуть. Ну и что, что кто-то промышленное производство нанотрубок у себя наладит? Куда он с ними денется без их качественной сортировки, упорядочивания и упаковки в нужном для потребителей виде?

Да и других узких мест в нанотехнологиях предостаточно, заняв лидирующее положение в которых, можно оказывать существенное влияние на весь рынок нанотехнологий даже при небольшом проценте в общем объеме производства нанопродуктов. Тактически оно, конечно, правильно броситься в общую гонку за лидерами. Гонка дорогостоящая, средств немерено надо. Государство и бизнес это хорошо понимают, а потому скупиться не должны, если интерес в этом деле имеют. Но стратегически мудрее лидеров в узком месте встретить. Надо только грамотно это место выбрать и тропинку к нему проложить.

А что касается проблемы упорядочивания нанотрубок, то намек на ее решение можно найти в старой новости «Нанотехнологи освоили надувание пузырей», где говорится, что ученым из Гарвардского и Гавайского университетов удалось продемонстрировать возможность использования метода экструзии посредством надувания пузырей для создания протяженных слоев из ориентированных в пространстве заданным образом нанотрубок. Аналогичные технологии были известны и использовались в промышленности и раньше, например, при производстве пластиковых пленок, однако для организации массивов из нанотрубок технология «мыльных пузырей» была применена впервые.

В ходе проведенных экспериментов наноструктуры растворялись в жидкости на основе полимера, из которой выдувался пузырь. Малая толщина стенок пузыря (несколько сот нанометров) способствовала равномерному и упорядоченному расположению нанотрубок в стенках пузыря.

По мере контролируемого роста пузырь соприкасался с экспериментальной подложкой, например, кремниевой пластиной. При этом стенка пузыря с содержащимися в ней наноструктурами «прилипала» к пластине, образуя сверхтонкую пленку со строго определенной и контролируемой удельной плотностью наноструктур.

В экспериментах использовались наностержни из сульфида кадмия и кремния, а также углеродные нанотрубки. Удавалось производить пузыри диаметром до 25 см и высотой до 50 см. Содержащую наноструктуры пленку удавалось передавать на кремниевые пластины диаметром 200 мм, гибкие пластиковые подложки размером 22,5х30 см, а также полуцилиндрические поверхности диаметром 2,5 см и длиной 6 см. Удельная плотность наноструктур была относительно небольшой, однако оставалась надежда поднять ее в дальнейшем за счет повышения концентрации наноструктур в исходном растворе.

Небольшое воспоминание к вопросу об упорядочивании нанотрубок.

Еще 17 декабря 1999 года в «Российской газете» была статья с анонсом: «Физики МГУ оставили далеко позади японских коллег, создав абсолютно плоский экран, не ограниченный в размерах и сопоставимый по толщине с листом плотного картона», в которой рассказывалось о разработке сотрудников физического факультета МГУ А. Образцова, И. Павловского и А. Волкова. Уж в те давние времена они создали прототип плоского дисплея на основе углеродных нанотрубок, из торцов которых под действием большой разности потенциалов происходила эмиссия электронов, формирующая изображение. Они смогли синтезировать тонкую пленку, которая содержала многослойные нанотрубки и нанокристаллы углерода, причем не спутанные в клубки, как получалось до этого у других, а параллельные друг другу и расположенные перпендикулярно поверхности пленки. Ученые опробовали пленку, сконструировав с ее помощью источник света толщиной всего три миллиметра, который и можно назвать прототипом «электронной бумаги», производство которой сейчас у всех на слуху, но пока что мало у кого на виду.

Небольшое предположение к вопросу о получении нанотрубок.

Возможно, нанотрубки мы уже получаем, сами того не ведая. В других технологических процессах. Довольно много технологий, где вроде бы все условия для образования нанотрубок есть: температурные режимы – подходящие, углерода – немерено, катализаторов всяких разных – завались. Это, в первую очередь, переработка углеводородов в топливо, обогащение полезных ископаемых, производство полимеров. И вполне может быть, что на какой-то промежуточной стадии таких технологий, идут процессы формирования нанотрубок. Но «набитый нанотрубками» материал идет в отходы, потому что «не интересен» этой технологии.

То есть, есть смысл при поиске промышленных способов получения нанотрубок применить технологию, подсказанную Вакуле Пасюком, когда тот, в ответ на просьбу кузнеца, показать ему дорогу к черту, глубокомысленно изрек: «Тому незачем далеко за чертом ходить, у кого черт за плечами». Стоит повнимательнее присмотреться к отходам уже работающих технологий. Чем черт не шутит, может там и нанотрубки зарыты?

Графен, графан, графин. С оглядкой на прошлое в надежде на будущее.

Информация из 2009 года.

В Университете Манчестера международная группа исследователей, добавив по атому водорода к каждому атому углерода в графене, получила новый материал, который назвали graphane. Графан имеет ту же гексагональную двумерную структуру, что и графен. Для получения графана графен помещали в газообразный водород и пропускали через газ электрический ток. В результате молекулы водорода распадались на атомы, которые присоединялись к атомам углерода поочередно, один сверху, другой снизу, немного деформируя исходную плоскую графеновую структуру и кардинальным образом меняя характер взаимодействия углеродной решетки с электронами. Если графен – проводник электрического тока, то графан – изолятор.

Прицел на будущее.

То обстоятельство, что графен – проводник электрического тока, а графан – изолятор,
существенно упрощает создание транзисторов, а в конечном итоге и микросхем (точнее уже будет сказать – наносхем) на основе плоских одномолекулярных углеродных структур. Ведь при всех восторгах по поводу транзисторов на основе графена, никуда не уйти от того факта, что разница их проводимости в закрытом и открытом состоянии, мягко говоря, не очень велика, и ток утечки в гипотетических графеновых наносхемах сведет на нет все их терагерцы. А тут – бери графен, сажай на него, где надо, атомы водорода, и получай готовую наносхему, в которой проводящие участки состоят из графена, а непроводящие – из графана. Если дело пойдет, то существенно приблизится срок появления наносхем на основе графена, который его первооткрыватели – Эндрю Гейм и Константин Новосёлов определили в 20 лет.

Все упирается в промышленное получение графена.

Физики из британского Манчестерского университета под руководством Андре Гейма и российского Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов в Черноголовке под руководством Константина Новоселова получали графен механическим срезанием верхнего слоя графитового блока с последующим разделением его на атомарные монослои с помощью лазера. Эта пока еще мало эффективная и чрезвычайно дорогостоящая технология построена по принципу копирования литографических подходов, повсеместно используемых в кремниевой индустрии.

Профессор Стенфордского университета Хунцзе Дай пошел химическим путем. В качестве исходного материала в своей методике он использовал хлопья графита, подвергнув их химическому воздействию серной и азотной кислот. Молекулы кислотных остатков внедрялись в межслоевое пространство графита и после быстрого нагревания до 700 градусов Цельсия резко испарялись, разрывая хлопья графита на отдельные листы графена. Подвергнув полученный материал ультразвуковому воздействию, профессор Дай получил узкие полосы графена, шириной около 10 нанометров и длиной несколько микрон.

Методика получения графена, разработанная ученым Джоном Страйдом из университета Южного Уэльса и его австралийскими коллегами из организации ядерной науки и техники, основана на реакции этанола и натрия. При их взаимодействии под давлением образуется белый порошок, который затем окрашивается в черный цвет под воздействием нагрева. Этот порошок представляет собой спекшиеся углеродные пластинки, которые можно отделить друг от друга с помощью ультразвука.

Графен в силовых полях.

Использование ультразвука при получении графена наводит на мысль, что в силовых полях химически активный графен способен к самоорганизации в структуры, геометрия которых задается геометрией и характеристиками силового поля, воздействию которого подвергается графен.

Это в свою очередь наводит на мысль, что графен можно найти в промежуточных продуктах или отходах производств углеводородов, которые сейчас никакой пользы не приносят, порождая лишь проблему их утилизации. Есть смысл покопаться в отвалах и похимичить в сливах, вооружившись новыми знаниями о графене. Может быть, в них зарыта технология промышленного получения этого перспективного материала для производства наносхем. Выход графена из отходов можно увеличить либо полевым энергетическим воздействием на отдельные стадии технологии переработки углеводородов, либо химию на помощь призвав.

Небезынтересным представляется и поиск графена в земных недрах. Природа поизобретательнее человека будет. Да и лабораторный арсенал у нее побогаче. Давления, температуры и напряженности полей такие, что ни в одной лаборатории не получишь. В природе не то что графен с графаном, а и какой-нить графин, пожалуй что, найти можно, где атомами углерода гексагональной плоской решетки не водород связывается, а, положим, кремний.

Вам за эти опусы платят? Интересно кто?

Анвер Борисович, вдохновение не продается, а уж тем более, не покупается. По крайней мере у нас в России, где идеи проще украсть, чем купить.

А если серьезно, то смысл этого блога – индуцировать работу мозга молодых исследователей, побудить их искать, то, что до них еще не отыскали старшие товарищи, а не переносить с интернета в курсовые и дипломники тысячу раз пересказанную истину. Пусть будут ошибки, но свои. Сам процесс поиска нового – изюминка любого творческого процесса. В том числе и научного поиска. По ходу которого бывает множество ошибок и заблуждений, но который, порой, открывает перед человечеством новые горизонты неведомого. А чтобы уж совсем молодой исследователь от наших реалий не отрывался, на то научные наставники есть.

Большое спасибо, Валерий, за твою попытку расшевелить «научное» болото своими «опусами» и не меньшее спасибо на незашоренный взгляд ряд научных проблем.
Мне когда-то чубасово болото удалось расшевелить и его представитель посмел показать зубы. Но чубасовчата чувствуют себя за узкой дряблой спиной Чубайса как за каменной стеной, т.к. держатель общака не подсуден (пока).
Тебе сейчас удалось расшевелить чиновничье-научное болото и оно огрызнулось. Но ситуация совсем другая, просто оно, болото, действует по отработанному алгоритму всасывания и попытка «присосать» к себе несколько чинуш из госструктур - бизнес на званиях академиков, провалилась – по зубам получили от самого президента. И, по большому счёту, им бы тебя, за твой маячок в конце тоннеля, благодарить. Но для них, шкурой приросших не к науке, а к званиям и должностям в науке, твоё видение проблемы, страшно и опасно.
Твоё видение проблемы в научной среде во многом сродни моему предложению провести её внутреннюю ревизию на базе научных, а не формальных приоритетов. Но гниющее болото предпочтёт высохнуть, но не превратиться в озеро.
Но твои определения не строги в математическом смысле и в этом плане не полны, не достаточны для решения этой фундаментальной задачи, «свалившейся» на наши головы, на головы тех, кто не зарыл её как научные чинуши в песок.
Как уже писал, НАНО имеет два принципиальных аспекта.
Один аспект – это размер чисто геометрический, где нано-размер задаётся не тем, в каких единицах мы измеряем, а тем пограничным размером, где заканчивается квантовая феноменология и начинает работать классическая. И новизна НАНО в том, что для ряда явлений между этими двумя феноменологиями дыра и, следовательно, их аппроксимации в эту область сродни допланковским ультрафиолетовым и инфракрасным катастрофам. И если эти проблемы решать как Планк, то мы имеем возможность выйти на новые нано-инварианты. Казалось бы, на пустом месте, где на шкале размеров справа и слева достаточно много чего понято, но посредине никому не понятная жизнь, в том числе и наша.
Другой аспект (в статистическом описании пресекающийся с первым, но феноменологически самостоятельный, что отмечал уже в своей статье)) – это размерность НАНО-объекта. И это, понятно, не просто 1,5, как среднее арифметическое значение между нуль-мерным и трёхмерным объектом. И этот размерный аспект НАНО прямо касается фундаментальной проблемы как в неживой природы, так и в живой среде, в том числе человеческой, так как завязан на ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ. И без решения этой проблемы и научное болото, и общечеловеческое не оживить. Некоторые мысли на эту тему (идеи как говорится витают в воздухе) я уже попытался сформулировать и постараюсь довести их до статьи «Степени СВОБОДЫ».