Нанотехнологии

[Rollers]

Наномашины получат каркас из молекул РНК

Исследователи из Университета Пердью (Уэст-Лафайетт, штат Индиана) утверждают, что молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК) могут стать идеальным материалом для создания каркасов для нанороботов будущего.

Все элементы микроскопических машин, например, транзисторы и проводники, необходимо закреплять на какой-то основе. Однако, процесс создания этой основы является чрезвычайно трудоемким и сложным, в первую очередь, потому, что ученым приходится оперировать специализированными инструментами с частицами, размер которых исчисляется нанометрами. В свою очередь, самоорганизующиеся молекулы могли бы стать идеальным решением проблемы.

В частности, уже сейчас американским ученым удалось "заставить" молекулы рибонуклеиновой кислоты формировать несложные пространственные фигуры - треугольники, спирали и пр. Из этих простейших элементов впоследствии предполагается собирать комплексные остовы для нанороботов. Правда, прежде чем молекулы РНК можно будет использовать в процессе производства микроскопических машин, ученым предстоит решить проблему низкой продолжительности их жизни.

Следует добавить, что рибонуклеиновая кислота представляет собой сложное органическое соединение, присутствующее в ядре любой клетки животных, растительных, микробных и водных организмов. Основная функция рибонуклеиновой кислоты, по мнению специалистов, заключается в поддержке и стимуляции синтеза белковых веществ, однако до конца механизм работы РНК пока не изучен.

[Brainiacs]

Термины Нанотехнологии

Так для общего развития

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Автоматизированный инжиниринг - Использование компьютеров для выполнения технических разработок, в предельном случае - проведение детальных проработок с минимальной человеческой помощью или без неё по заданной общей спецификации. Автоматизированный инжиниринг - специализированная форма искусственного интеллекта.

Активная защита - Защитная система со встроенными сдерживающими факторами для ограничения или предотвращения использования системы во вред.

Алмазоид - Алмазоподобная структура, построенная из атомов углерода методами механосинтеза, имеющая прочность и химическую инертность алмаза. Алмазоид будет использоваться в качестве основного материала при построении нанороботов.

Аминокислоты - Органические молекулы, из которых строятся белки. Известно около двух сотен аминокислот, двадцать из которых широко распространены в живых организмах.

Антиоксиданты - Химические вещества, препятствующие окислению, которое вызывает прогорклость жиров и повреждение ДНК.

Ассемблер (наноассемблер, конструктор) - Кибернетическое устройство нанометрических масштабов, способное по заданной программе производить из набора атомов молекулы путем механохимии. Также возможно его самокопирование. Ассемблер включает в себя мощный нанокомпьютер, комплекс наноманипуляторов и наносенсоров; те молекулярная машина, которая может быть запрограммирована строить практически любую молекулярную структуру или устройство из более простых химических строительных блоков. Подобие управляемого компьютером механического цеха. ( ещё см Репликатор.)

Атом - Самая маленькая частица химического элемента (приблизительно три десятимиллиардных метра в диаметре). Атомы - блоки, из которых строятся молекулы и твердые объекты; они состоят из облака электронов, окружающих плотное ядро, которое в тысячи раз меньше, чем сам атом. Наномашины будут работать не с ядрами, а с атомами!

Бактерии - Одноклеточные живые организмы, обычно диаметром около одного микрона. Бактерии - одни из самых старых, самых простых и самых маленьких типов клеток.

Биошовинизм - Предубеждение, что биологические системы имеют присущее и неотъемлемое превосходство, которое всегда будет давать им монополию на самовоспроизводство и интеллект.

Биостазис - Состояние, в котором структура клетки и ткани сохранена, что позволяет в дальнейшем восстановление клеток машинами ремонта.

Дизассемблер (разборщик) - Кибернетическое устройство нанометрических масштабов, способное по заданной программе отделять атомы от молекул, записывая при этом их месторасположение в макрокомпьютер, те система наномашин, способная разбирать объект на атомы с записью его структуры на молекулярном уровне. Пара "ассемблер-дизассемблер" сможет создавать копии любых макрообъектов.

ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота) - Молекулы ДНК - длинные цепи, состоящие из четырех видов нуклеотидов; порядок этих нуклеотидов кодирует информацию, необходимую для построения молекул белка. Они, в свою очередь, составляют многое из молекулярного аппарата клеток. ДНК - генетический материал клеток. (ещё с тему РНК).

ДНК 4G - Обыкновенная ДНК, в которой гуаниновые основания заменены на проводящие или непроводящие участки, что позволит получить структуру с различной электропроводимостью.

Закрытая ассемблерная лаборатория - Рабочее пространство, содержащее ассемблеры, которое закрыто со всех сторон таким образом, что информация может течь внутрь и наружу, но ассемблеры или продукты их деятельности наружу выходить не могут.

Инжинеринг - Использование научного знания и метода проб и ошибок для проектирования системы. (ещё можно посмотреть Наука.)

Информационная смерть - Такие изменения в организме, что из текущего состояния не может быть определена его исходная структура.

Интекральная схема (Чип) - Электронная схема, состоящая из многих взаимосвязанных устройств на одном участке полупроводника, обычно со стороной в 10 мм. ИС - самые важные блоки, из которых строятся сегодняшние компьютеры.

Ион - Атом с большим или меньшим количеством электронов, чем нужно, чтобы компенсировать электронный заряд ядра. Ион - атом с электрическим зарядом.

Избыточность - Использование большего количества компонентов, чем необходимо, для выполнения функции; это может давать возможность системе работать должным образом, несмотря на вышедшие из строя компоненты.

Избыточность в проектировании - Форма избыточности, при которой компоненты различного проекта служат одной и той же цели; это даёт возможность системам функционировать должным образом несмотря на недостатки проекта.

Искусственные наноклетки - Нанороботы, дублирующие функции естественных биологических клеток. При этом эти искусственные клетки могут быть меньше по размеру, чем оригиналы, и лучше функционировать.

Искусственный интеллект (ИИ ; AI) - Область исследования, которая ставит целью понять и построить интеллектуальные машины; этот термин также может относиться к непосредственно машине с интеллектом.

Капилляры - Микроскопические кровеносные сосуды, которые переносят части крови, обогащённые кислородом, к тканям.

Кеврал - Синтетическое волокно, созданное компанией E. I. du Pont Nemours & Co. Прочнее большинства сталей, Кевлар - один из самых прочных материалы доступных на рынке, используемый в аэрокосмическом конструировании, пуленепробиваемых жилетах и других случаях, когда требуется высокое отношение прочности к весу.

Квантовая точка - Искусственные атомы или что-то способное ограничивать единственный электрон, или несколько, и в котором электроны занимают дискретные энергетические состояния подобно тому, как они были бы в атоме.

Клетка - Единица, ограниченная мембраной, обычно несколько микрон в диаметре. Все растения и животные состоят из одной или большего количества клеток (для человека - триллионы). Вообще, каждая клетка многоклеточного организма содержит ядро, содержащее всю генетическую информацию организма.

Клеточная фармакология – Доставка лекарств медицинскими наномашинами к определенным участкам тела.

Криобиология - Наука биологии при низких температурах; исследования в криобиологии сделали возможным замораживание и хранение спермы и крови для более позднего использования. Кристаллическая решетка регулярно повторяющаяся трехмерная структура атомов в кристалле.

Крионика - Идея заморозки человека для последующего его оживления (первое замораживание человека осуществило в 1967, тело благополучно пребывает до сегодняшнего дня при -196 С).

Машина ремонта клетки - Система, включающая нанокомпьютеры и датчики размера молекул, а также инструменты, запрограммированные на восстановление повреждений ячеек и тканей.

Медицинские нанороботы - Кибернетические устройства нанометрических масштабов, изготовленные с атомарной точностью, работающие внутри, либо снаружи человеческого тела, исправляя, следя и контролируя его состояние.

Механосинтез - Химический синтез, управляемый механическими системами, с атомарной точностью.

Механохимия - Химия процессов, в которой механическая энергия взаимодействия атомов превращается в энергию химических связей.

Мим - Идея, которая, подобно гену, может воспроизводиться и эволюционировать. Примеры мимов (и систем мимов) включают политические теории, религии, обращающие в свою веру, и саму идею относительно мимов.

Молекула - Самая маленькая частица химического вещества; обычно группа атомов, скрепляемых в особом порядке химическими связями.

Молекулярная технология - Тоже самое, что Нанотехнология.

Мутация - Наследуемая модификация в генетической молекуле, такой как ДНК. По своему воздействию на организм мутации могут быть положительными, отрицательными или нейтральными; конкуренция элиминирует отрицательные, оставляя положительные и нейтральные.

Нано - Лишь приставка, означающая десять в минус девятой степени, или одну миллиардную.

Нанокомпьютер - Компьютер, сделанный из компонентов (механических, электронных или других) в масштабе нанометра.

Нанолитография - Создание «правильных» групп атомов и молекул на подложке из обычного вещества. Это шаг к разработке и конструированию первых деталей наномашин, в том числе ассемблера.

Наномедицина - Слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне, используя разработанные наноустройства и наноструктуры.

Нанороботы - Кибернетические устройства нанометрических масштабов, изготовленные с атомарной точностью.

Нанотехнология - Технология, основанная на манипуляции отдельными атомами и молекулами для построения структуры к сложным, атомным спецификациям.

Нанотрубка - Трубка нанометрических размеров, состоящая из отдельных атомов углерода и имеющая искусственную структуру. Предназначаются для коммуникаций, передачи энергии и сигналов, а также построения новых материалов на базе углерода.

Наука - Процесс развития систематизируемого знания мира путём изменения и испытания гипотез. (ещё можно посмотреть Инжиниринг.)

Научный суд - Форум поиска фактов, проводимый правительством (введено в употребление средствами массовой информации).

Нейрон - Нервная клетка, такая, какие можно обнаружить в мозгу.

Нейронное моделирование - Имитация функционирования нейронной системы, такой как мозг, путём моделирования функции каждой клетки.

Нулевая сумма - Термин, используемый для описания ситуации, в которой одно существо может получать пользу, только если другие существа терпят равную потерю; например, игра в покер. (см Положительная Сумма.)

Нуклеотид - Небольшая молекула, состоящая из трех частей: азотная основа (пурин или пиримидин), сахар (рибоза или дезоксирибоза) и фосфат. Нуклеотиды играют роль блоков, из которых строятся нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК).

Объемная технология - Современные технологии, оперирующие многими молекулами вещества, не учитывая при этом каждую молекулу. В такой технологии основными строительными "кирпичиками" являются нерегулярные блоки, состоящие из неизвестного наперед количества молекул. или Балк-технология (bulk)- Технология, основанная на манипуляции совокупностями атомов и молекул, а не индивидуальными атомами; большинство существующих технологий попадает в эту категорию.

Ограниченный ассемблер - Ассемблер со встроенными ограничителями, которые сужают способы использования (например, делают опасные виды использования затруднёнными или невозможными или позволяют строить только один вид объектов).

Ограничительный фермент - Фермент, который разрезает ДНК в определенном участке, позволяя биологам вставить или удалить генетический материал.

Органическая молекула - Содержащая углерод; все сложные молекулы в живых системах в этом смысле - органические молекулы.

Положительная сумма - Термин, используемый для описания ситуации, где один или большее количество существ могут выигрывать без того, чтобы из-за этого другие существа несли равный проигрыш; например, растущая экономика. (см Нулевая Сумма.)

Проектирование с опережением - Использование известных принципов науки и инжиниринга для разработки систем, которые могут быть построены только с помощью еще не имеющихся в распоряжении инструментов; это даёт возможность более быстрого получения пользы от способностей новых инструментов.

Рибосома - Молекулярная машина, обнаруживаемая во всех клетках, которая строит молекулы белка согласно инструкциям, читаемым из молекул РНК. Рибосомы - сложные структуры, построенные из молекул белка и РНК.

РНК - Рибонуклеиновая кислота; молекула, подобная ДНК. В клетках информация из ДНК расшифровывается в РНК, которые, в свою очередь, "читаются", чтобы направить построение белка. Некоторые вирусы используют РНК как свой генетический материал.

Туннельный растровый микроскоп - Прибор, основанный на возникновении туннельного тока между поверхностью проводника и металлическим острием, удаленным от нее на расстояние Z (около 0,1 нм). При сканировании за счет изменения расстояния Z можно получить рельеф образца с точностью до размеров атомов и молекул. База и основа современных нанотехнологий!

Фермент - Белок, который действует как катализатор в биохимической реакции.

Форум поиска фактов - Процедура для поиска фактов с помощью структурированных и управляемых арбитром дебатов между экспертами.

Фотоника - Область электроники, использующая фотоны вместо электронов для управления данными.

Эволюция - Процесс, в котором популяция самовоспроизводящихся существ подвергается изменению, с размножением успешных вариантов, которые становятся основой для дальнейших изменений.

Эвристики - Строго необоснованные правила, которые используются для поиска направления, где могут находиться решения проблемы.

Экспонециальный рост - Рост, характеризующийся периодическим удвоением показателя.

Энзимы - Существующие в природе молекулярные машины, сделанные из белка и способные катализировать химические реакции.

Ядро - В биологии- структура в достаточно сложных клетках, содержащая хромосомы и аппарат для транскрипции ДНК в РНК. В физике - маленькое, плотное ядро атома.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Источник


Regards

[Brainiacs]

Прогноз
НАНОТЕХНОЛОГИИ

Нанотехнологии признаны основной движущей силой науки и техники XXI века. К 2015 году мировой рынок продукции нанотехнологий составит, по оценкам экспертов, триллион долларов, а потребность в специалистах – два миллиона человек. Правительства и крупнейшие корпорации по всему миру инвестируют несколько миллиардов долларов в год для развития и внедрения в производство нанотехнологии. Нанотехнология – это наука и технология производства, ориентированная на дешевое получение устройств и веществ с заранее заданной атомарной структурой. Приставка «нано-» означает десять в минус девятой степени, то есть миллиардные доли метра – размеры нанообъектов.

В 2000 году Билл Клинтон организовал Национальную Нанотехнологическую Инициативу (NNI). На 2003 год объем суммарного государственного финансирования NNI составил 2 миллиарда долларов. В программе развития нанотехнологий только в США занято около 100 000 ученых. Пятьдесят государств мира имеют собственные нанотехнологические программы. На сегодняшний день основными работающими отраслями нанотехнологии являются такие: наноматериалы, наноинструменты, наноэлектроника, микроэлектромеханические системы и нанобиотехнологии.

Майк Роко из NNI заявляет, что в ближайшие 10 лет вся полупроводниковая промышленность и половина фармацевтической будет основываться на достижениях нанотехнологии. Вот несколько примеров: молекулярная память, изготовленная HP, транзистор, в котором несущим элементом является один электрон, изготовленный Intel, жидкокристаллические матрицы для визуализации Samsung, Sun Microsystems, зеркальные матрицы для оптоволоконной связи Lucent Technologies, и т.д. К 2015 году прогнозируют очередную революцию в области хранения и обработки данных с помощью наноэлектромеханических устройств. Она расширит существующий рынок микроэлектроники и выпустит ряд продуктов, которые нельзя получить иными методами (например, сверхпортативные компьютеры, новые средства визуализации, сверхъемкие устройства хранения данных, микроанализаторы и лаборатории и производственные комплексы на микросхемах).

По словам Ральфа Меркле (Xerox), «нанотехнологии произведут такую же революцию в манипулировании материей, какую произвели компьютеры в манипулировании информацией».

Увидев в одном из слов в названии предприятия или его партнеров четыре заветные буквы «нано», можно с уверенностью судить о стремлении руководства создать имидж инновационного, наукоемкого предприятия. И, как правило, если люди стремятся создать такой имидж, то так оно и есть. Другой вопрос, имеет ли действительно это предприятие отношение к данной отрасли.

Как повлияют нанотехнологии на экономическую разведку и контрразведку? Ожидаемые в ближайшие годы научно-технические достижения в производстве новых материалов, датчиков, вычислительной техники, средств телекоммуникации и прочей аппаратуры приведут к быстрым трудно предсказуемым изменениям в аппаратуре и программном обеспечении и вызовут значительное количество новых неожиданных угроз. При постоянном росте ценности и цены информации в бизнесе это приведет к новым прорывам в технологиях информационной войны, которые менее очевидны, но более близки и реалистичны, чем широко обсуждаемые последствия нанотехнологии для развития обычных армейских вооружений. Это принудит компании, желающие выжить и победить, умножить свое внимание и бюджеты на информационное противостояние.

Руководителям служб безопасности предприятий следует учитывать процесс появления этих новинок во времени. То, что станет доступно Вашему конкуренту завтра, сегодня уже может использоваться нанятыми им профессионалами, имеющими доступ к технике на стадии мелкосерийного производства, а послезавтра будет использовано каждым и везде.

Ближайшее будущее 2005 - 2010

Новые поколения сенсорных массивов и аналитического ПО создадут новые возможности для внедрения и перехвата. Испытанные американцами во время последней военной кампании в Афганистане микроскопические датчики, названные «Smart Dust» («умная пыль»), похожие на пушинки миллиметровых размеров, показали свою эффективность. Их новизна заключается в том, что сигналы большого количества разнородных элементарных датчиков принимаются и анализируются централизованно, а сами датчики очень дешевы в производстве, поскольку являют собой массовый продукт. Пригоршня таких датчиков, брошенная в вентиляционную систему Вашего предприятия может потребовать смены помещения, что может быть весьма накладно, например, если Вы обеспечиваете безопасность банка в его собственном небоскребе.

Эти устройства все же представляют собой довольно простые электронные схемы и могут быть блокированы специальными защитными фильтрами, но более крупногабаритные устройства размером с мышь или крысу смогут быть достаточно сложными, чтобы самостоятельно пробираться по лабиринтам перекрытий и труб, требуя от их заказчиков всего несколько десятков тысяч долларов.

Несомненно, достойное место в коммерческой разведке и криминалистике займет новое поколение компактных дешевых сканирующих зондовых микроскопов с атомарным разрешением. Эти устройства позволят анализировать и обрабатывать на персональном компьютере информацию о наноразмерной структуре различных поверхностей. Кроме точного анализа продукции конкурентов, на них можно изучить мельчайшие частицы вкраплений на поверхности любого объекта, которая, как известно, хранит в хронологическом порядке множество материальных следов практически от всех его соприкосновений. Это микроскопические царапины и пылинки, незаметные невооруженным глазом, это молекулы находившихся когда-то рядом предметов – их запах, осевший на стенках образца. С осени этого года эти машинки станут вполне по карману даже небольшим отечественным компаниям. Что это значит? А то, что все, что движется, то что-нибудь да царапает. И микроформа этой царапинки сильно зависит от колебаний окружающего воздуха. Если согнуть, например, проволочку длиной в доли миллиметра в петлю, то она будет микроскопически медленно разгибаться за счет сил упругости, царапая одним концом петли по другому. Если положить ее вам в офис, а через недельку забрать, то ничего страшного не случится, если, конечно, Ваши конкуренты не потратили несколько тысяч долларов на сканирующий микроскоп, сто долларов на программу-декодер и десять долларов на покупку километра проволочки. Шансы обнаружить такой неизлучающий микродиктофон из неизвестного материала, не зная, где он установлен, мягко говоря, невелики.

Развитие МЭМС (микроэлектромеханических систем) вызвало появление и широкое распространение в этом году технологии RFID (Radio Frequency Identification). Значок RFID состоит из микрочипа размером с маковое зернышко, присоединенного к антенне, передающей информацию, попадая в поле RFID-сканнера. Производители товаров и магазины открыто планируют (а крупнейшая сеть магазинов WalMarts уже) устанавливать их на предметы гигиены, упакованные продукты питания и одежду для управления запасами, отслеживания интереса клиентов к продуктам и борьбы с воровством. Значок с излучением 13.56-МГц, например, можно «прочитать» на расстоянии четверти метра, в то время как 915-мегагерцовый значок можно читать на расстоянии трех метров, повышая возможности для сканирования информации без ведома объекта. RFID-технология недорога и может быть замечательно использована для многочисленных приложений – в основном, контроля. Тем, кто найдет ей дельное применение на своем предприятии, следует обратить внимание на следующие аспекты. Во-первых, RSA уже представила коммерческие зуммеры против RFID-сканнеров, основные на принципе «DoS-атаки» - передаче большего количества информации, чем сканнер способен принять. Во-вторых, внедрение RFID вызвало резко негативную реакцию части населения, видящей в них средство слежки за потребителями. Это привело к спорам и юридическим разбирательствам относительно допустимых пределов их использования. Пока что в законодательном регулировании применения этой технологии царит хаос, но, скорее всего, RFID победит.

Сегодня фальшивомонетчики владеют техникой, которая двадцать лет назад не снилась ни одному государству. Новые технологии трехмерной печати позволяют наносить из порошков металла и пластика сложные объемные структуры по заданной программе, позволяя ожидать в ближайшие несколько лет очередного прорыва в технологиях точного воспроизводства поверхностей. Документы без специальной электронной защиты (продукт дальнейшей эволюции RFID) будут иметь значение лишь постольку, поскольку злоумышленнику лень дойти до ближайшего качественного копира – как сегодня билеты в театр или талончики на бесплатный обед. С дальнейшим развитием нанотехнологий понятия копии и оригинала станут все более относительными – копия банкноты, изготовленная с атомарной точностью, будет идентична оригиналу.

Однако новое поколение микроэлектронной техники потребует нового уровня электронной защиты. Проще говоря, теперь они смогут сгенерировать сигнал, который, по вашему мнению, подделать невозможно.

Немалая часть прогресса нанотехнологий приходится на достижения в области управления свойствами поверхностей и различных «умных» порошков. Такие вещи могут значительно изменять свойства промышленного оборудования в требуемую сторону, внешне ничего в нем не изменяя. Оперативник, попытавшийся бы оценить экономические параметры бизнеса некоторых наших партнеров по, казалось бы, «железному» показателю - порядку обновления активной части основных фондов и расходу сырья – применяя стандартные для этого оборудования формулы, ошибся бы на порядок. Другие нанотехнологии, наоборот, могут повредить промышленный комплекс за минуты, просто потому что некая деталь не монолитна, а состоит из двух половинок и слоя спрессованного нанопорошка того же металла между ними. Внешне деталь идеальна, но сломается точно в «самый подходящий» момент, при нужной температуре и нагрузке.

Новые, более миниатюрные закладки могут быть с легкостью встроены во многие детали и расходные материалы промышленного и офисного оборудования. Любая система сможет содержать враждебную подсистему. Все новые и новые методы нанотехнологической обработки поверхностей и инструмента создают различные сюрпризы как для тех, кто пытается проникнуть в помещение, так и для тех, кто пытается его защитить.

Шпионские и рекламные устройства и программы проникнут во все уголки компаний вместе с цифровой техникой. Уже сегодня наличие телефонов, оснащенных фотокамерами, и карманных компьютеров, подключаемых к офисной сети, является проблемой для служб безопасности многих компаний, поскольку строгий контроль создает на предприятии напряженную атмосферу, а сотрудники все равно стараются пользоваться ими, несмотря на запреты. В течение следующих нескольких лет способность накапливать и передавать информацию приобретут многие новые устройства – часы, ключи, бумажники, плееры, разнообразные карточки и т.п. Уже сегодня в Японии и США созданы экспериментальные образцы «цифровой бумаги» - тонких и гибких, словно бумажный лист, пленочных массивов наноэлектронных схем. Эти схемы интересны еще и тем, что их можно будет печатать на струйном принтере, просто поставив картридж, заряженный вместо цветных чернил палитрой спецсоставов.

"Чистая" программная среда, гарантированно не содержащая «закладок» противника, сегодня создается загрузкой операционной системы с носителя, физически защищенного от записи - единожды сформированного и выверенного, и с тех пор остающегося неизменным. Нанотехнологии делают такие понятия, как «физически защищенный от записи», «единожды сформированный» и «остающийся неизменным», устаревшими.

Создание новых средств и методов перехвата информации, проходящей по телекоммуникационным каналам, будет требовать сокращения объемов этой информации, что вызовет требование большей автономности удаленных подразделений. Также это резкое возрастание передаваемых объемов данных вызовет новые скачки эволюции программной безопасности. Чем больше трафик, тем больший вирус может в нем незаметно проскочить. Если старинные вирусы размером в несколько килобайт всего лишь форматировали жесткий диск, а современный мегабайтный вирус дает полный контроль над компьютером жертвы, то вирус объемом в гигабайты может представлять собой концентрированный многолетний опыт и деструктивную фантазию всего хакерского отдела Ваших конкурентов и их консультантов из отдела по борьбе с Вами.

Новые фармацевтические препараты, основанные на достижениях нанохимии и биотехнологии, позволят сотрудникам значительно повышать психофизиологические качества на большие отрезки времени. DARPA ведет разработку средств, которые позволят американским солдатам воздерживаться от сна неделями без потери бдительности. Также нас ждет новое поколение нейростимуляторов и высокоэффективных аэрозольных спецсредств разнообразного назначения.

После 2010
Что случится после 2010 года и далее? Это слишком долгий срок для прогнозов, особенно в такой стремительно развивающейся индустрии, как нанотехнологии.

Известные оценки экспертов предполагают достижение мировым рынком нанотехнологической продукции одного триллиона долларов к 2015 году. Реальная цифра может оказаться больше или меньше, но объективные тенденции свидетельствуют, что доля рынка средств безопасности (как защиты, так и нападения) гражданского назначения будет неуклонно возрастать. Мы не знаем, как сильно изменится мир, но можно ожидать всеобщего распространения проникающих разведывательных устройств и персональных суперкомпьютеров, все большей роли нечеловечески сложных и сверхбыстрых интеллектуальных систем анализа уязвимых мест компании (как своей, так и чужой), инструментов автоматически координируемых массированных программно-аппаратных атак, конвергенции живой и неживой материи. Мы привыкли считать подобные вещи фантастикой, но уже сегодня в лабораториях NASA созданы действующие образцы оборудования для перехвата внутренней речи, проявляющейся в слабых нервных импульсах, возникающих в отделе мозга, управляющем голосовыми связками.

Поиски средств для защиты информации вызвали значительный интерес ученых к так называемой "однофотонной передаче данных" – при которой секретная информация кодируется отдельными частицами света в различных квантовых состояниях. Такую передачу практически невозможно перехватить, не будучи замеченным. Наиболее близки к решению этой задачи на сегодня ученые из американского NIST (National Institute of Standards and Technology).

По ожиданиям ученых, ориентировочно к 2030-м годам нанотехнологии сделают возможным чрезвычайно дешевое автоматизированное создание с атомарной точностью любой заданной структуры из практически любого сырья, обладающего должным набором химических элементов. Каждый оператор «нанофабрики» сможет производить все, что ему позволяет ее программное обеспечение. Тогда экономическое значение вещественных ресурсов стремительно упадет, а информация станет основным объектом производства и торговли. Если, конечно, эти понятия сохранятся.

Что делать
Одной из фундаментальных проблем наступающей эпохи нанотехнологий является значительное превосходство нападающей стороны. Иначе говоря, нанотехнологии позволят создать средства эффективной атаки гораздо быстрее, чем средства эффективной защиты от них.

К счастью, в бизнесе компании вряд ли станут добиваться физического уничтожения друг друга, поэтому атаку следует понимать прежде всего в форме активных разведывательных и манипулятивных действий на чужой территории. Повсеместное изобилие новых устройств, позволяющее обеспечить их хозяевам анонимность, приведет ко всеобщему наблюдению друг за другом. Это вызовет новые скачки в эволюции техники и тактики разведки и контрразведки. Хочется надеяться, что постоянное сомнение, находишься ты под наблюдением партнера или нет, приведет к росту прозрачности бизнеса в хорошем смысле, повышению его честности и цивилизованности, повышая риск разоблачения криминальных действий. Но возможны и совсем иные сценарии, и некоторые из них более вероятны, а другие – менее.

Сложность, одновременность и многогранность внедрения достижений нанотехнологий значительно усложнят функции и задачи оперативных служб коммерческих предприятий. Каждому предприятию потребуются специалисты нового поколения, владеющие глубокими познаниями в естественных науках и системным пониманием возможностей и ограничений современной техники. Кто-то сможет содержать их в штате, кому-то придется пользоваться услугами специализированных предприятий, а остальные бизнесы смогут существовать до тех пор, пока это не будет замечено их более продвинутыми конкурентами. То есть до первой записи бизнес-плана.

Влияние нанотехнологической революции на вопросы корпоративной безопасности не столь драматично, как влияние на вопросы безопасности национальной, но, тем не менее, значительно и неизбежно.


From nanobot.ru

Regards

[ImitatoR]

А вот это интересно:
Нанобактерии (версия для печати)

[Brainiacs]

Часто задаваемые вопросы по наномедицине


1. Из каких химических элементов будут состоять медицинские нанороботы?

Типичное медицинское наноустройство будет представлять собой робота микронного (мкм) размера, собранного из наночастей. Эти части будут варьироваться от 1 до 100 нм (1 нм = 10-9 м), и будут должны составлять работоспособную машину, размерами около 0.5-3 мкм (1 мкм = 10-6 м) в диаметре. Три микрона - максимальный размер для медицинских нанороботов кровотока, т.к. это минимальный размер капилляров.

Углерод будет основным элементом, составляющим основу медицинских нанороботов, возможно в форме алмаза или алмазоидных нанокомпозитов из-за огромной прочности алмазоида и его химической инертности. Многие другие элементы, такие как водород, сера, кислород, азот, фтор, кремний и др., будут использоваться для специального применения в нанометрических редукторах и других компонентах.

2. Могут ли жидкости, находящиеся в человеческом теле проникать в нанороботов?


С медицинской точки зрения имело бы смысл определить наноробота как устройство, имеющее два пространства - внутреннее и внешнее. И это правда, что внешнее пространство наноробота будет соприкасаться с внешним окружением - биохимической машиной человека. Но внутреннее пространство наноробота полностью организовано (вероятнее всего, что это будет вакуум), и при нормальной работе устройства в него не попадают посторонние жидкости, кроме тех, с которыми работает наноробот. Конечно, в процессе работы наноробот может пропускать внутрь себя жидкости для химического анализа или для других целей. Но важно, что это устройство будет водо- и воздухонепроницаемо. Жидкости, находящиеся в теле человека не смогут проникнуть внутрь наноробота, кроме жидкостей, специально нагнетаемых механизмом.

3. Какое будет физическое самочувствие человека, которому ввели внутрь медицинских нанороботов?

В большинстве случаев пациент, проходящий наномедицинскую обработку, выглядит точно так же, как и другой такой же больной человек. Типичная наномедицинская обработка (например, очистка от бактериальной или вирусной инфекции) будет состоять из инъекции нескольких кубических сантиметров нанороботов микронного размера, растворенных в жидкости (возможно в воде или в солевом растворе). Типичная терапевтическая доза может включать от 1 до 10 триллионов (1 триллион = 1012) отдельных нанороботов. Естественно, что в зависимости от заболевания можно ограничиться несколькими миллионами или несколькими биллионами механизмов. Каждый наноробот будет размерами от 0.5 мкм до 3 мкм в диаметре. Размеры зависят от вида и назначения наноробота.


Тело взрослого человека имеет объем около 100,000 см3 и объем крови ~5400 см3, поэтому добавление дозы нанороботов объема ~3 см3 практически несущественно. Нанороботы будут делать только то, что скажет врач, ничего более (таким образом исключена возможность неисправностей). Таким образом, изменится только физическое состояние пациента - он будет очень быстро поправляться. Большинство болезней типа простуды или лихорадки имеют симптомы, обусловленные биохимически. Их можно будет устранить, вводя дозу соответствующих нанороботов. Восстановление нормального состояния кожи при высыпаниях на ней или ее повреждение (как это случается при кори), будет происходить медленнее, так как в этом случае необходимо будет полностью восстановить кожный покров.

4. Как будет выглядеть типичный наноробот?

Невозможно сказать сейчас, как будет выглядеть универсальный наноробот. Нанороботы, предназначенные для путешествий внутри человеческого кровотока, возможно, будут иметь размер 500-3000 нм. Нанороботы, находящиеся в тканях, могут быть размерами от 50 до 100 мкм. А наноустройства, функционирующие в бронхах, могут быть еще больше. Каждый тип медицинского наноробота будет разработан под необходимые условия, и, поэтому, возможны разные их размеры и формы. Ни один наноробот еще не сконструирован, наконец. Многие, теоретически правильные на бумаге разработки нанороботов, в будущем будут уточняться после соответствующих исследований.

5. Можете ли вы дать пример простого медицинского наноробота?

Очень простой наноробот, которого я (Роберт Фрайтас, прим. перев.) разработал несколько лет назад - искусственная красная кровеносная клетка, названная "респироцитом". Размер респироцита - 1 микрон в диаметре и он просто протекает в кровотоке. Это сферический наноробот, изготовленный из 18 миллиардов атомов. Эти атомы, в основном, - углерод, с кристаллической решеткой алмаза, образующие сферическую оболочку механизма.

Респироцит, по сути дела, - гидропневмоаккамулятор, который может нагнетать внутрь себя 9 биллионов молекул кислорода (O2) и молекул диоксида углерода (CO2). Позже, эти газы выпускаются из респироцита под контролем бортового компьютера. Газы сохраняются под давлением около 1000 атмосфер. (Респироциты могут быть изготовлены невоспламеняющимися благодаря оболочке из сапфира, негорючего и материала со свойствами, близкими к алмазоиду).


Поверхность каждого респироцита на 37% покрыта 29160 молекулярными сортирующими роторами ("Nanosystems", стр. 374), которые могут нагнетать и выпускать газы во внутренний резервуар. Когда наноробот проплывает в альвеолярных капиллярах, парциальное давление O2 выше, чем CO2, поэтому бортовой компьютер говорит сортирующим роторам нагнетать в резервуары кислород, выпуская CO2. Когда устройство определит свое местоположение в тканях, бедных кислородом, произойдет обратная процедура: так как парциальное давление CO2 относительно высокое, а парциальное давление O2 низкое, то роторы будут нагнетать CO2, выпуская O2.


Респироциты подражают естественным функциям эритроцитов, наполненных гемоглобином. Но респироцит может переносить в 236 раз больше кислорода, чем естественная красная клетка. Этот наноробот намного более эффективен естественного, благодаря исключительной прочности алмазоида, позволяющего поддерживать внутри устройства высокое давление. Рабочее давление красной кровяной клетки - 0.51 атм, при этом только 0.13 атм доставляется тканям. Таким образом, инъекция 5 см3 дозы 50% раствора респироцитов в кровоток сможет заменить несущую способность 5400 см3 крови пациента (то есть ее всю)!


Респироциты будут иметь сенсоры для приема акустического сигнала от врача, который будет использовать ультразвуковой передатчик для подачи команд роботам, чтобы изменить их поведение, пока они находятся в пациенте. Например, врач может дать команду респироцитам прекратить нагнетание кислорода и остановиться. Позже, врач может дать команду о включении. Что будет, если добавить 1 литр респироцитов в ваш кровоток (это максимально безопасная доза)? Вы теперь можете задерживать дыхание на 4 часа, спокойно находясь при этом под водой. Или, если вы спринтер, и бежите на предельной скорости, то можете задержать дыхание на 15 минут до следующего вдоха!

Описанное "простое" устройство имеет очень полезные возможности, даже при его использовании в малых дозах. Другие, более сложные устройства, будут иметь больший набор возможностей. Некоторые устройства должны быть мобильными и способными плавать в крови, либо переползать внутри тканей. Естественно, что они будут иметь различные цвета, формы, в зависимости от выполняемых ими функций. Они будут иметь различные виды манипуляторов роботов, различные наборы сенсоров и т.д. Каждый медицинский наноробот будет спроектирован на определенный тип работы, и будет иметь уникальную форму и поведение.

6. Могут ли "устаревшие нанороботы", содержащиеся в человеческом теле, создавать проблемы, если они в конечном счете откажут?

После наномедицинской обработки, нанодоктора 21 столетия захотят удалить терапевтических нанороботов из тела пациента тогда, когда механизмы завершат свою работу. Поэтому опасность того, что "устаревшие нанороботы", оставшиеся в теле пациента, будут работать неверно, очень мала.

Также нанороботы будут спроектированы с высоким уровнем статической неопределимости для того, чтобы избежать сбоев в работе устройства, и устранить тем самым медицинский риск.

7. Как нанороботы будут удалены из тела?


Некоторые наноустройства способны к самоудалению из организма путем естественных человеческих экскреторных каналов. Другие будут спроектированы таким образом, чтобы позволить их удаление медицинским персоналом, используя выводяще-подобные процессы (обычно называемые нановыводом или наноаперезисом) или активные фагоцитозные системы. Это зависит от устройства данного наноробота. Для респироцитов, ранее рассмотренных, процедура выведения их из тела пациента проста:


"Как только терапевтическое применение закончено, было бы желательно вывести искусственные устройства из кровотока. Бортовой резервуар с балластом (водой) полезен при отделении искусственных клеток от крови. Кровь, нуждающаяся в очистке поступает в специально сконструированную центрифугу, где респироцитам дают команду ультразвуком очистить их балластные резервуары от воды и, таким образом, установить нулевую плавучесть. Ни один твердый компонент крови не обладает нулевой плавучестью, поэтому остальные компоненты будут отделены от респироцитов с помощью аккуратного центрифугирования. После этого, плазма, содержащая респироциты, пропускается через фильтр с зернистостью 1 мкм, отделяя респироциты от плазмы. Отфильтрованная плазма смешивается с твердыми телами, полученными в течении центрифугирования и кровь неповрежденной возвращается к пациенту. Скорость отделения респироцитов может варьироваться с помощью команд, изменяя плотность респироцита заполнением балластного резервуара. Так можно добиться у респироцитов 66% плотности плазмы крови, или, командой от врача, выпустить 5 микронный пузырек кислорода, присоединяясь к нему благодаря силе поверхностного натяжения, всплывать с постоянным ускорением наверх."


(Цитировано из Роберт А. Фрайтас, "Exploratory Design in Medical Nanotechnology: A Mechanical Artificial Red Cell."

8. Будут ли нанороботы, находящиеся внутри человеческого тела, атакованы иммунной системой?

ммунная система, в основном, реагирует на "чужеродные" поверхности. Размер наноробота также играет важную роль при этом, так же как и мобильность устройства, шероховатость поверхности и ее подвижность. Вообще же, проблема биосовместимости, в принципе, не сложнее проблемы совместимости биоимплантантов. В некоторых случаях эта проблема оказывается проще, чем ее привыкли представлять, так как многие типы медицинских нанороботов будут временно находиться в человеческом теле. Даже на сегодняшний день, применение иммунноподавляющих агентов на период наномедицинского лечения, помогут иммунно незащищенным роботам находиться в теле человека и выполнять там свою работу без проблем.

Конечно, идеальный выход из данной проблемы - конструирование роботов из алмазоидных материалов. Ряд проделанных экспериментов подтвердил, что гладкие алмазоидные структуры вызывают меньшую активность лейкоцитов и меньше адсорбируют фибриноген. Поэтому кажется разумным надеяться, что такое алмазоидное покрытие ("организованное", т.е. нанесенное атом-за-атомом, с нанометровой гладкостью), будет иметь очень низкую биологическую активность. Благодаря очень высокой поверхностной энергии алмазоидной поверхности и сильной ее гидрофобности, внешняя оболочка роботов будет полностью химически инертна.

Однако, даже организованные поверхности не будут обеспечивать достаточной биоинактивности, и только активное управление поверхностью робота может обеспечить полную биосовместимость всего устройства.


9. Как быстро нанороботы смогут реплицироваться внутри человеческого тела?


Это очень распространенная ошибка. Медицинские нанороботы не нуждаются в репликации вообще. В действительности FDA, или ее будущий эквивалент, никогда не разрешит использовать наноустройства, способные к репликации in vivo (то есть в живом организме). Даже вообразив себе самые неожиданные обстоятельства, никто не хотел бы иметь внутри собственного тела что-либо, способное к репликации. Репликация бактерий уже доставляет нам много проблем.

Репликация - основная возможность претворения в жизнь молекулярного производства (молекулярной нанотехнологии). Но, несмотря на наиболее необходимые применения самореплицирующихся систем, просто нет смысла рисковать, изготавливая "жизнеспособные" нанороботы внутри организма, в то время как "нежизнеспособные" нанороботы могут изготовляться очень быстро и дешево вне человеческого тела, не причиняя ему опасности. Репликаторы будут всегда под строжайшим контролем со стороны правительств всего мира.

10. Могут ли медицинские нанороботы обладать искусственным интеллектом, похожим на человеческий?


Это другая широко распространенная ошибка. Многие медицинские нанороботы будут иметь очень простые бортовые компьютеры. Респироциты, например, будут иметь нанокомпьютер, выполняющий всего 1000 операций в секунду, что намного меньше вычислительной мощности компьютера Apple II.

Большинство нанороботов, исправляющих клетки, не нуждаются в компьютерах с производительностью более ~106-109 операций в секунду для исполнения своей работы. Это на 4-7 порядков меньше вычислительной мощности человеческого мозга, составляющей ~1013 операций в секунду. Большей скорости вычислений для нанороботов не требуется.

11. От каких источников энергии будут работать нанороботы?

Одним из ранних предположений Эрика Дрекслера в "Двигателях создания" было использовать локальные запасы глюкозы и аминокислот в теле человека (in vivo). Таким образом, наноустройство сможет при помощи механохимических реакций получать энергию из метаболиза О2 и глюкозы. Другая возможность - получение акустической энергии извне, что наиболее удобно при клиническом применении. В главе 6 "Nanomedicine: Basic Capabilities" описана дюжина других источников энергии, потенциально доступных в человеческом теле.

12. Как можно будет связаться с этими машинами, когда они завершат свою работу?

Для этого существует много способов. Простейший путь состоит в распространении тестовых акустических сигналов внутри тела, которые нанороботы in vivo будут принимать. Устройство, похожее на ультразвуковой датчик будет раскодировать акустические сигналы с частотой порядка 1-10 МГц. Таким образом, врач, проводящий лечение, может легко посылать новые команды нанороботу, находящемуся в теле человека. Каждый наноробот имеет автономный источник энергии, компьютер, набор сенсоров, и, поэтому может принимать акустические сигналы, декодировать их и посылать соответствующий ответ.


Существует еще вторая половина процесса передачи данных - от нанороботов врачу. Эти данные также можно передавать акустически. Однако, возможности бортовой силовой установки робота ограничивают радиус передачи акустических сигналов до нескольких сот микрон для каждого наноробота. Поэтому необходимо будет создать внутреннюю сеть, собирающую локальные данные, и, затем, пересылающую их к центральному "пункту связи", где лечащий врач сможет их принять с помощью высокочувствительных ультразвуковых сенсоров. Подобная сеть, состоящая примерно из 100 биллионов мобильных узлов (рассеивающих 60 Вт тепла, в то время как нормальное рассеивание энергии человеческого тела - 100 Вт) внутри тела пациента может быть установлена в течение часа.

Кроме вышеназванного способа, существует ряд других, более сложных методов обмена сообщениями.

13. Если медицинские нанороботы будут введены в тело внутривенно, как можно будет проследить их расположение?

Как только навигационная сеть внедряется в тело пациента, она образует навигационную систему со многими станциями позиционного управления нанороботами.

Месторасположение нанороботов in vivo будет передаваться через коммуникационную сеть. Так как обычная терапевтическая доза нанороботов составляет биллионы или триллионы устройств, то неважно получать данные о месторасположении каждого робота. Передача данных о индивидуальном расположении нанороботов возможно лишь при их дозе менее миллиона.

14. Какими видами детектирующих систем нанороботы будут отличать различные типы клеток?

Каждый тип клеточной поверхности имеет уникальный набор антигенов. Некоторые поверхностные антигены отображают статус клетки (здорова/больна и т.д.), тип органа, и даже индивидуальность организма (что-то наподобие биохимического номера "социальной защиты", присущей каждому организму).

Поэтому короткий ответ на этот вопрос таков: необходимо использовать хемотактические сенсоры (схожие с сенсорами в химической силовой микроскопии), имеющие конфигурацию связывающей поверхности тех антигенов, которыми обладает искомая клетка. Знание о структуре этих антигенов будет получено при обработке результатов Проекта Человеческого Генома в начале 21 веке.

15. Как будут химические агенты (например лекарства против рака) транспортироваться и доставляться к определенной клетке?

Как только определена группа клеток, нуждающихся в доставке лекарства, наноустройства просто доставляет лечащий агент в клетку из бортовых хранилищ. Инъекция 1 см3 1-микронных наноустройств содержит в себе как минимум 0.5 см3 лечащего агента. Практически все эти биллионы нанороботов достаточно "умны" для того, чтобы доставить 100% своего багажа внутрь клетки, поэтому эффективность их применения составит 100%. Сенсоры на борту устройств обеспечат надежный контроль за передозировкой клеток лекарством.


Однако, этот вопрос - яркий пример "анахронизма" в наномедицине. Развитая нанотехнология сможет в будущем обеспечить другой путь, менее деструктивный для достижения той же цели. Например, доставка цитотоксина в тканевые клетки необязательно при удалении карциноматоза на клеточном и генетическом уровне.

To Bу Continued

...

16. Возможно ли увидеть in vivo наноробота, используя радиоизотопный метод, или необходимо рассматривать их непосредственно в тканях?


Да, наноустройства могут наблюдаться внутри тела при помощи MRI, особенно если их алмазоидные компоненты будут изготовлены из атомов 13C, а не обычных 12C. Изотоп углерода, 13C имеет ненулевой магнитный момент. Но в эре наномедицины изотопный подход будет, опять-таки, анахронизмом. Объясним, почему.

Применяя классический медицинский метод к нанолечению, медицинские нанороботы должны быть сперва инъектированы в тело пациента (или орган) для начала работы. Врачи хотели бы наблюдать прогресс лечения, и быть уверенными, что наноустройства действительно взаимодействуют с искомыми клетками и попадают в район заболевания. Поэтому первым инстинктивным желанием врачей будет желание видеть нанороботы в теле за работой. Говоря по-другому, врачи хотели бы сканировать участки тела, и увидеть наноустройства, находящиеся возле цели их применения (в органах, тканях и т.п.).

Однако, технологии, изготовляющие наноустройства с молекулярной точностью, могут позволить разработать и встроить внутрь нанороботов механизмы для коммуникации и навигации. Также будут разработаны коммуникационные сети внутри тела пациента. Терапевтические наноустройства, запрограммированы на специальные поверхностные антигены клеток искомой ткани. Это дополнительный инструмент, помогающий нанороботу работать внутри заданной области с необходимой точностью (около миллиметра или точнее).

Поэтому корректная модель медицинского вмешательства в наноэпоху будет выглядеть следующим образом: нанороботы, введенные в человеческое тело будут абсолютно инактивны за пределами области медицинского вмешательства. Даже внутри искомой области нанороботы пребывают неактивными до тех пор, пока их сенсоры не будут хемотактически активированы индивидуальной последовательностью белков, характерной для клеток, подлежащих лечению. Нанороботы будут также разработаны таким образом, чтобы активироваться только по акустическому сигналу извне (например, от врача, который, наметив пораженную область выделяет область активирования на пространственной координатной сетке, совмещенной с телом пациента), и только затем производить сенсоринг клеточных белков. Врач целиком контролирует местопребывание и статус нанороботов в течение всего лечения. Сигналы на остановку нанороботов могут быть поданы в любое время.
Также важно, что при этом нанороботы смогут обмениваться данными о своем местоположении, количественном характере заболевания и о процессе лечения. Диапазон передачи сигналов отдельного наноробота ограничен, но и эти технические трудности преодолимы. В этой модели лечения врач получает данные от активных нанороботов. Они сообщают врачу, сколько раковых клеток в их окружении; где находятся механизмы, и т.д. У бортовых компьютеров наномашин будут системы предотвращения сбоев (подобно пяти независимым бортовым компьютерам в космическом шаттле), устройства блокировки робота при сбоях и системы полной остановки при выводе роботов из тела.

Поэтому, при лечении таким способом, совершенно неважно полностью представлять наноустройства непосредственно, так как обратная связь от нанороботов облегчит их контроль и визуализацию.

17. Можно ли использовать тканевую биопсию и последующую электронную микроскопию для отображения процесса работы роботов при лечении заболевания?

Да, можно использовать методы биопсии для обнаружения нанороботов в тканях пациента, используя электронную микроскопию. Однако, в нормальных условиях, медицинские нанороботы будут работать без сбоев, так что биопсия станет ненужной. Наноустройства, разработанные с использованием протоколов, исключающих некорректную работу и имеющие ряд механических устройств, повышающих надежность работы устройства, практически не будут работать некорректно.

В обычной биопсии первичный интерес представляет исследуемая ткань (не наноустройства, а именно состояние самой ткани). Но наноустройства могут быть использованы для быстрого тестирования ткани, исследования ее биохимии, биомеханики и гистометрических характеристик ("гисто" - ткань) с большой точностью и подробностями. Вообще, в эру профессиональной наномедицины, будет важно производить ряд тестов in situ (по месту, на отдельном препарате, без организма), прежде чем начинать лечение. Это облегчит последующую наномедицинскую процедуру и сделает ее более комфортабельной для пациента.

18. Что может быть сделано неправильно в течение лечения нанороботами человека?

Некомпетентность или халатность лечащего персонала - вот первостепенная опасность для пациента. Однако, как и сейчас, так и в эре нанотехнологий, такие случаи должны быть нечасты.

Ошибка может происходить в неожиданных случаях. Биосовместимость человека с нанороботами хорошо изучена и не представит проблемы. Несколько взаимозаменяемых бортовых компьютеров робота разрешат проблему перепрограммирования, адаптации, сбоев даже после того, как он начнет свою работу внутри ткани. В заданиях с высокой степенью риска будут введены в действие усложненные протоколы работы роботов, исключающие неправильную работу совокупности наномеханизмов.

Поэтому наиболее серьезные проблемы могут появляться при совместной работе триллиона механизмов в ограниченном пространстве и за очень короткий промежуток времени. Одним из непредвиденных сбоев может быть взаимодействие между роботами при их столкновении. Такие неисправности трудно определить в настоящее время, и, по всей видимости, они будут проверены при тестировании уже готовых роботов.

Простым примером подобной неисправности будет взаимная работа двух типов нанороботов в одной ткани. Если наноробот типа А запрограммирован восстанавливать последствия работы наноробота В, то, ткань, содержащая их обоих, подвергнется сначала воздействию наноробота В, а, затем, наноробот А удалит все результаты вмешательства наноробота В, что в свою очередь приведет к повторной работе наноробота В и так далее до бесконечности. То есть нанороботы будут "исправлять" работу друг друга.


Но даже в подобной ситуации контроль над роботами сохраняется. Лечащий врач, наблюдая процесс лечения, либо отключит один тип наноробота, либо перепрограммирует оба (пока они все еще внутри тела), чтобы их работа не вызывала деформацию тканей. Врач должен все время держать "руку на пульсе", чтобы избежать подобных ситуаций. Вмешательство лечащего врача - основной регуляционный элемент в неожиданных неисправностях и проблемах, поэтому квалификация лечащего персонала играет первостепенную роль.

19. Какая была бы наибольшая выгода для человечества, в использовании наномедицины?

Наномедицина исключит почти все широко распространенные заболевания двадцатого столетия, боль; увеличит срок жизни человека и расширит наши умственные возможности.

Устройство для хранения данных нанометрических размеров, способное хранить информацию, эквивалентную информации Библиотеки Конгресса, займет всего ~8,000 микрон3, что составляет объем клетки печени и меньше объема, занимаемого нейроном - нервной клеткой. Если имплантировать подобные устройства в человеческий мозг вместе с устройствами, обеспечивающими к ним доступ, то объем информации, способной храниться в человеческой памяти, неизмеримо вырастет.

Простой нанокомпьютер, выполняющий 10 терафлоп операций в секунду (10 терафлоп - 1013 операций с числами с плавающей запятой) детально описанный Дрекслером, также занимает объем средней человеческой клетки. Этот компьютер эквивалентен (со многими упрощениями) счетной способности человеческого мозга. Он рассеивает в окружающую среду около 0.001 ватт тепла. Человеческий мозг при таком же количестве операций в секунду, рассеивает 25 ватт тепла. Если имплантировать в человеческий мозг несколько таких устройств, можно в несколько раз ускорить процессы человеческого мышления.

Но, возможно, основной пользой для человечества будет эра мира, наступившая благодаря развитию нанотехнологий. Мы надеемся, что умные, образованные, здоровые, ни в чем не нуждающиеся люди, имеющие хорошие дома, не захотят воевать друг с другом. Люди, могущие прожить жизнь гораздо полнее и дольше, чем сейчас, не захотят подвергать свое существование угрозе.


Перевод: Свидиненко Юрий.
Оригинал

[Brainiacs]

Самый простой наноманипулятор в мире

Нанотехнологии обещают многое: необычайная электроника и прочные сверхлёгкие материалы, микрокапсулы, доставляющие лекарства к нужным клеткам и военные роботы-пылинки. Однако "нанолевши", разрабатывающие эту технику, нуждаются в "нанопинцетах" и "наномолотках". Одно из самых удивительных подобных устройств создано в США.


Эта фигурная пластина вырезана из
целого листа металла. Она — ключ к манипуляциям
предметами с нанометровой
точностью движений


Машины, которые могут манипулировать крошечными объектами с точностью позиционирования в считанные нанометры, называют наноманипуляторами.

Обычно это весьма сложные механизмы, довольно большие и тяжёлые (даром что носят приставку "нано"), а главное огорчение для физиков — они очень дорогие.

Нынешние цены на них колеблются в районе нескольких десятков тысяч долларов.

Вот если бы удалось создать аналог с более умеренной ценой, то, представьте, сколько небольших лабораторий, институтов или компаний смогли бы попробовать свои силы в нанотехнологиях или даже — выйти с каким-нибудь революционным нанотехнологическим продуктом на рынок.

Именно об этом думает профессор Массачусетского технологического института (MIT) Мартин Калпеппер (Martin Culpepper), работающий в лаборатории прецизионных систем (Precision Systems Design and Manufacturing Laboratory).

Уже не первый год он конструирует наноманипуляторы, которые отличаются от аналогов несколькими удивительными вещами.



Схема "сердца" одного из первых наноманипуляторов учёного —
машинки HexFlex. Для масштаба — размер Ls равен 41 миллиметру

Они сравнительно просты (но эта та простота, для достижения которой потребовалось много бессонных ночей), компактны и дёшевы, а изготовить их легко без применения каких-либо "супернавороченных" технологий.

Один из первых таких манипуляторов под названием HexFlex был собран учёным почти что из подручных материалов и обошёлся всего в $2 тысячи.

Аппарат показал точность позиционирования исследуемой (обрабатываемой) детали по всем осям — меньше чем 5 нанометров (при движении в сотни микрон), чем посрамил многие существующие аппараты ценой в десятки раз выше, и благодаря чему завоевал в прошлом году различные призы.

В частности — приз от журнала R&D Magazine, как изобретение, попавшее в "Топ 100" научных и технических разработок года.


Упрощённая схема другого варианта центральной детали (а их Калпеппер придумал немало),
наглядно показывающая, как нажатие на управляющие элементы (белые стрелки)
приводят к смещению центра в любом желаемом направлении

Сейчас же автор этой машинки развивает целую плеяду её "родственников", отличающихся многими деталями и параметрами, но работающими на одних и тех же принципах.

Мартин утверждает, что и субнанометровая точность перемещений — достижима. Без существенного увеличения стоимости машины. Итак, нам пора познакомится с принципом действия его машин.

В основе всех их лежит монолитная металлическая деталь, плоская пластина затейливой формы (она, форма, отличается у разных вариантов наноманипуляторов Калпеппера) — прочная, но упругая.


Один из последних наноманипуляторов Калпеппера в процессе сборки. Видно основание,
на котором закреплена центральная деталь — "снежинка" — и регулировочные винты

Воздействуя электромагнитными приводами на определённые её точки — изобретатель получает за счёт сил упругости и внутреннего напряжения в детали маленькое (словно масштабируемое в десятки раз) перемещение центра этого узла (к которому и крепится "наковальня" для нанозаготовки) по шести степеням свободы.

Это, очевидно, линейные перемещения по трём осям и повороты по трём осям также.

Отдалённо происходящее с этой пластиной напоминает вот что. Представьте спиральную пружинку, поставленную вертикально на столе.

Нажмите на её сверху, чтобы первый виток опустился на сантиметр. На сколько опустится самый нижний виток?

Конечно, на ноль — он же опирается на стол. А средний виток? Наверное, на полсантиметра. А участок, лежащий на пару миллиметров выше поверхности стола? Он сместится на доли миллиметра.

Вот вам и преобразователь ваших грубых движений в "тонкие". Аналогично, воздействуя на три (или шесть) точек своих затейливых "звёздочек" и "треугольников" со "снежинками" (то есть — центральные детали изобретённых Мартином манипуляторов) и смещая их на доли миллиметра или даже микроны — инженер получает нанометровые смещения центра этой детали.

Важно, что в основе манипулятора именно упругая монолитная деталь. Ведь там, где есть собрание нескольких звеньев, неизбежно появляются люфты и ошибки при работе — такой подход к созданию манипуляторов Калпеппер называет "старой парадигмой".



Та же машинка с установленными
приводами — актуаторами

Нужно добавить, что построение машины начинается в банальном механическом цехе, где водный резак, управляемый компьютером, выкраивает в один заход из целой титановой пластины "сердце" будущего наноманипулятора.

Разнонаправленное или симметричное подталкивание краёв пластины и трёх "шайб" с отверстиями, висящими на тонких усиках — в ту или иную сторону — производит желаемый эффект на исследуемую деталь. Подталкивание это обеспечивают электромагнитные соленоидные приводы.

Однако прежде, чем начать работу, нужно точно настроить пластину — чтобы она была напряжена симметрично и одинаково реагировала на нажатия с разных сторон. Для этого в систему введены три винта, с микронным шагом.

Всё вместе эти детали закрепляются на массивном алюминиевом основании, выточенном с высокой точностью.


Hаноманипулятор в сборе. Сверху виден
блок контроля перемещений образца

Интересно, что микровинты не только обеспечивают правильную реакцию треугольника на управляющие воздействия, но и позволяют подстроить машину под различные научные задачи.

Создавая предварительное напряжение в фигурной детальке, экспериментаторы могут комбинировать высочайшую точность движений с крохотным диапазоном доступных перемещений, или, напротив, чуть более грубую реакцию машины со значительно большим диапазоном перемещения.

"Это для того, чтобы люди не тратили несколько тысяч долларов только на решение одной лишь задачи", — поясняет идею Калпеппер.

Нужно сказать, что уже в таком виде машина способна показывать высокую точность позиционирования.


Калпеппер в своей лаборатории.
На столе — наноманипулятор

Но учёный ещё дополняет её обратной связью. Это верхняя мощная "крыша" устройства, снабжённая шестью ёмкостными датчиками перемещения, "скармливающие" свои данные в компьютер, управляющий электромагнитным приводом.

Любопытно, что на движение центрального узла машины влияют даже звуки беседы, которые отражаются на экране весёлой чехардой цифр.

Новые наноманипуляторы, которые учёные проектируют сейчас, будут надёжно защищены от внешних возмущений, так что текущие рекорды точности позиционирования и передвижения нанодеталей устоят недолго.

А пока другие учёные и инженеры восхищаются, как "левша" Мартин сумел построить такие точные машины практически из ничего — умелец создал, совместно с коллегами из других лабораторий института, самый маленький в мире наноманипулятор — диаметром всего в один миллиметр — Micro HexFlex.


Micro HexFlex

Источник

[Brainiacs]

Компания Infineon создала самый маленький в мире транзистор на нанотрубке

Компания Infineon Technologies AG (FSE/NYSE: IFX) совершила прорыв в производстве нанотранзисторов на основе нанотрубок. Ей удалось создать работоспособный нанотранзистор с длиной проводящего канала всего 18 нанометров. Современные нанотранзисторы — и экспериментальные, и работающие — уже в серии полупроводниковых устройств характеризуются в четверо раз большими размерами проводящего канала. Исследователи из Мюнхенской лаборатории компании Infineon использовали в новом полупроводниковом устройстве нанотрубку диаметром от 0.7 до 1.1 нм, которая была выращена специалистами компании.


Полевой нанотранзистор на основе нанотрубки от Infineon

Электрические характеристики углеродных нанотрубок сделали их идеальными кандидатами для использования в микро- и наноэлектронике. Благодаря «баллистическому электронному транспорту» нанотрубки проводят электроэнергию с наименьшим сопротивлением. Поэтому они характеризуются электропроводностью в 1000 раз большей, чем у меди.

Более того, нанотрубки могут выступать как в роли проводников, так и в роли полупроводников. Компания Infineon первой задумалась над промышленным применением полупроводниковых устройств на основе нанотрубок. Исследовательский состав компании разработал новые методы производства нанотрубок для их использования в нанотранзисторах.

Также исследователи смогли выращивать нанотрубки на определенных поверхностях. Новый нанотранзистор может проводить токи до 15 мA при подаче на него напряжения всего 0.4 В (обычные нанотранзисторы работают на напряжении 0.7 В). При производстве микроэлектронных компонентов на основе нового чипа плотность размещения транзисторов будет в десять раз больше, чем в современных чипах. Также из-за низкого напряжения питания исследователи из Infineon предполагают, что чипы на новых транзисторах станут более экономичными, чем современные.

Уменьшение напряжения питания до 35 В не предполагалось производителями чипов до 2018 года, а новый транзистор работает на 0.4 В уже сейчас.

Источник

---------------------------------------------------------------------

Если кому интересно как обстоят дела с Нанотехнологиями в России, как финансируется у нас и за рубежем прошу сюда ---->>> Нанофинансирование нанотехнологий в России

Regards

[Dr.God]

Ученые из лаборатории iCore HCDC университета Alberta создали чип, который по своим показателям во многом превосходит ныне существующие аналоги, сообщает PsyOrg. Он в 10 раз меньше и при этом требует в 100 раз меньше энергии. Данная разработка окажется полезной в небольших устройствах, в которых необходимо обеспечить низкое энергопотребление, например, в телефонах или имплантированных медицинских устройств.

Изобретение использует новый метод обработки цифрового сигнала, известный как аналоговое декодирование, которое обеспечивает минимальное потребление энергии. По словам специалистов, еще ни один другой чип не потребляет так мало энергии, как этот.

Источник: cnews.ru

[fear factor]

нехотел создавать новую тему, так что пульнул сюда

Будущее за алмазными микрочипами?

По мере уменьшения размеров транзисторов производить микросхемы становится все сложнее. Следовать закону Мура уже не так просто, как на заре развития полупроводниковой индустрии. Яркими примерами являются те затруднения, с которыми сталкиваются производители процессоров при освоении очередного поколения литографического техпроцесса. Даже если выпустить процессоры по новой технологии удается без проблем, они нередко получаются маленькими и горячими, что осложняет отвод тепла.

Научное сообщество интенсивно ищет альтернативные пути развития микропроцессоров. Например, как сообщает информационное агентство Reuters, американские ученые предлагают использовать в качестве материала для изготовления микрочипов алмазы. В настоящее время для этих целей применяется кремний, который из-за воздействия высоких температур на микроуровне не сможет бесконечно масштабировать производительность процессоров.

"Бриллиантовые" микропроцессоры будут обладать более высокой механической прочностью и гораздо более высокой точкой плавления, что позволит отодвинуть опасный температурный порог. Естественно, алмаз остается дорогим материалом, но его уже научились синтезировать искусственным способом, и в массовом производстве технология будет несколько дешевле.

Естественно, что первоначально такие микрочипы найдут применение в военной технике и спутниках, так как повышенная надежность и устойчивость к воздействию высоких температур позволит компенсировать высокую себестоимость алмазных процессоров. Первые прототипы бриллиантов с нанесенными на гранях электрическими цепями уже существуют.

До промышленного применения эту идею удастся довести примерно лет через 5-10, если ничего более выгодного не будет предложено. Ученые прорабатывают вопросы использования других производных форм углерода в микропроцессорной технике, так что американцы избрали верное направление.

Если бриллиантовые процессоры появятся в отдаленном будущем в персональных компьютерах, то интерес к подобного рода технике со стороны криминальных элементов может возрасти. Возможно, производительность компьютеров со временем можно будет измерять в каратах .

© overclockers.ru

[Dr.God]

fear factor:
Будущее за алмазными микрочипами?

Нет. Будущее за бактериями.

Комплектующие для оптических компьютеров нового поколения можно создавать с помощью микробов. Исследователи университета Техаса провели первый успешный эксперимент по выращиванию полупроводниковых нанокристаллов таким способом.

Бактерии можно использовать для создания транзисторов и светодиодов диаметром всего в несколько нанометров. Такие светодиоды понадобятся для излучения света в ультрабыстрых микрочипах будущего. Оптические чипы для обработки данных используют световые сигналы вместо электрических. Создание светодиодов нужной формы, размера и структуры в наномасштабах не является возможным никакими другими способами, кроме биологического.

Брэнт Айверсон (Brent Iverson) и его коллеги из университета Техаса в городе Остин (Austin) предположили, что полупроводниковые кристаллы можно производить с помощью широко распространенной кишечной палочки — бактерии Эшерихия коли (Escherichia coli). Необходимые химические элементы в виде отдельных ионов бактерия поглощает через свои ионные транспортные системы. Ученые поместили культуру Эшерихия коли в раствор хлорида кадмия, а затем добавили сульфид натрия. Бактерия действительно поглотила кадмий и ионы сульфида, которые внутри нее прореагировали с образованием полупроводниковых нанокристаллов сульфида кадмия.

Средняя бактерия производит порядка 10 тыс. нанокристаллов диаметром 2–5 нанометров, что в 25 тыс. раз тоньше человеческого волоса. Но осталась еще одна проблема — узнать, от чего зависит размер кристалла, и почему не получается вырастить более крупные кристаллы. Решение данной проблемы позволит создавать условия для производства стандартных кристаллов, необходимых для оптических чипов.

Денис Виндж (Dennis Winge) из университета Юты в городе Солт-Лейк-Сити заявил, что у него и его коллег из Техаса пока не получается решить этот вопрос. Он проводил аналогичные эксперименты, выращивая кристаллы в растениях и клетках дрожжей, и даже после определения вещества, ответственного за ограничение размера кристалла, он не смог подвергнуть процесс формирования кристалла контролю. Айверсон не оставляет надежды и ищет вещество, которое сможет ограничить рост кристалла в бактерии. Бактерии Эшерихия коли, в отличие от дрожжей или растений, очень легко выращивать и работать с ними, поэтому в случае решения проблемы контроля роста кристаллов, их производство шагнет далеко вперед. Если потребуется, ученые создадут бактерию-производителя кристаллов нужных размеров путем генной инженерии, сообщил New Scientist.com.

Источник: cnews.ru

[Dr.God]

Южная Корея сделала значительный шаг на пути к разработке первого в мире 50-нанометрового чипа памяти благодаря новой технологии, созданной местными учеными, сообщает The Korea Times.

Группа специалистов под руководством профессора Ри Мун-Ор (Ree Moon-hor) из Университета науки и технологий Pohang заявила, что им удалось найти способ, позволяющий анализировать ультрамаленькие структуры материалов без их разрушения.

"С помощью пропускания рентгеновских лучей через субстанцию мы смогли анализировать их на уровнях от 0,1 нанометра до 1 тыс. нанометров", - сказал г-н Ри Мун-Ор.

По его словам, современные технологии, использующие электронные микроскопы, не могут справиться с подобной задачей. В настоящий момент команда трудится над созданием 50-нанометровых полупроводников.

В прошлом году компания Samsung разработала самые совершенные на сегодняшний день чипы памяти, основанные на 60-нанометровой технологии.

Источник: cnews.ru

[Rimar]

В 200 раз быстрее флэш-памяти
В исследовательском подразделении Philips Electronics разработан новый тип энергонезависимой памяти. Ее ячейки выполнены из вещества, способного в электрическом поле изменять фазовое состояние и сохранять его при отключении тока. Подобные материалы широко применяются в основе дисков DVD-RW. В режиме записи лазер нагревает рабочий слой диска, переводя его материал из кристаллического состояния в аморфное. Процесс считывания, в свою очередь, основан на разнице в отражающей способности вещества в разных состояниях, воспринимаемой датчиком дисковода. По аналогичному принципу действует новая память Philips, в которой используется смесь иридия с сурьмой. Данное вещество меняет фазовое состояние в электрическом поле напряженностью всего 14 В/мкм, что существенно меньше в сравнении с напряжениями, необходимыми для работы современных КМОП-микросхем. Кроме того, фазовый переход в памяти нового типа занимает в 100-200 раз меньше времени, чем требуется на программирование ячейки флэш-памяти.

osp.ru

[Scary Zet]

Нанотехнологии могут увеличить емкость DVD в сто раз

Корпорация Iomega объявила о получении интересного патента, касающегося нанотехнологий и хранения данных на оптических дисках. Если запатентованная технология будет воплощена в жизнь, емкость обычного DVD может увеличиться в 40-100 раз, а скорость передачи данных возрастет в 5-30 раз без существенного увеличения стоимости.

О чем же идет речь?

Патент номер 6879556 затрагивает методы и аппаратное решение задачи хранения данных на оптическом диске. Он является первым в целой серии патентов, закрепляющих права Iomega в области применения нанотехнологий, а именно оптического метода хранения данных, основанного на использовании элементов, размер которых меньше длины волны излучения считывающей головки. Патент охватывает метод представления данных на поверхности DVD с применением отражающих наноструктур, обеспечивающих многоуровневую запись. Технология получила название AO-DVD (Articulated Optical - Digital Versatile Disc). Она позволяет сохранять на оптическом диске во много раз больше данных, практически не повышая стоимость дисков и устройств. Кстати, это изобретение недавно было признано победителем в своей категории на церемонии награждения Nano 50. Награды Nano 50 присуждаются за новаторские технические решения по внедрению нанотехнологий в ключевых отраслях производства.

В настоящее время Iomega работает над оценкой перспектив коммерциализации идеи.

Источник: Iomega

[Rollers]

ZETTOX
Поиск ещё никто не отменял, пока только замечание. Тему переместил

[Brainiacs]

Kavli и Philips изготовили сверхпроводящий нанотранзистор

Как сообщает источник, ученые института Kavli Institute of Nanoscience совместно с Philips Research создали сверхпроводящий транзистор на базе наноскопических проводников из арсенида галлия. Помимо чисто практической ценности – использования в качестве элементной базы электронных устройств нового поколения, такие транзисторы также позволят исследовать фундаментальные явления квантового переноса.

Кроме того, что и исток, и сток, и затвор транзистора являются сверхпроводящими, и заряд переносится не электронами, а Куперовскими парами (два электрона образуют «конгломерат» с нулевым суммарным спином), новый прибор ничем не отличается от обычного полевого транзистора, где ток канала исток-сток контролируется напряжением на затворе.

Жаль только, что Philips не сообщает, при какой температуре их транзистор проявляет сверхпроводящие свойства – ключевым препятствием, стоящим на пути внедрения сверхпроводящих технологий в массовую электронику является очень низкая температура образования Куперовских пар. Известно, что устройства Philips содержат наноскопические проводники из арсенида галлия, а контакты выполнены из алюминия и, как утверждает компания, легко могут быть воспроизведены.

Для создания нанопроводников из арсенида галлия использовались наночастицы золота диаметром от 10 до 100 нм, которые впоследствии испарялись при высокой температуре. Длина проводников зависит от длительности выращивания и достигает нескольких десятков микрон.

Используя технологии выращивания нанопроводников арсенид-галлия, Philips планирует в дальнейшем создать на их базе сверхпроводящие квантовые интерферометрические устройства (SQUID) и сверхпроводящие светоизлучающие диоды, которые в перспективе можно будет использовать в системах квантовой криптографии.

Источник

Regards

Всем интересующимся - Эрик Дрекслер "Машины создания" рекомендую к прочтению. Если кто не найдет - запихнул в обменник...здесь

[Brainiacs]

Учёные построили первый наножидкостный транзистор для химических компьютеров

Исследователи из университета Калифорнии в Беркли создали первый в мире наножидкостный транзистор как на основе наноканалов, так и на основе нанотрубок.

Термин "наножидкостный" означает, что устройство контролирует перемещение жидкости и определённых ионов через каналы субмикронного диаметра. Ранее удавалось создавать наножидкостные каналы диаметром до 30 нанометров. Наножидкостные системы уже используются в лабораториях-на-чипе и гибридных наноэлектронных устройствах, позволяющих получить электроэнергию от протекающих биохимических процессов в живых клетках, находящихся in vitro внутри чипа.

Авторы новинки — химики и инженеры — предсказывают, что, подобно тому, как электронные полупроводниковые транзисторы послужили кирпичиками для микросхем, наножидкостный транзистор послужит основой для миниатюрных химических заводов "на чипе", работающих без единой подвижной детали.

"Транзистор походит на клапан: вы используете электричество, чтобы открыть или закрыть его, — объяснил Арун Маджумдар, один из авторов проекта. — Здесь же мы используем напряжение, чтобы открыть или закрыть ионный канал. Теперь, когда мы построили этот стандартный блок, мы можем приспособить его к электронному чипу, чтобы управлять химрастворами".

Устройства на основе нового транзистора могут диагностировать заболевания - в частности, рак - на ранней стадии. Теоретически чип может обработать всего 10 раковых клеток, выделив из них белковые маркеры, характерные именно этому типу заболевания. А с помощью этих индивидуальных меток врач сможет провести более эффективную диагностику и последующее лечение заболевания.

[img]http://img249.***************img249/9347/14rz1.jpg[/img]
Структура наножидкостного транзистора

"Химические компьютеры - идеальный инструмент для изучения белков и энзимов. Также они откроют новый этап развития технологии идентификации различных химических соединений: от белков до живых клеток, - говорит Арун. - Идентификация белков-маркеров раковых клеток на начальных стадиях заболевания позволит ученым эффективнее бороться с раком и другими болезнями".

Коллега Аруна, Пейдонг Янг построил аналог наножидкостного транзистора с использованием нанотрубок в роли проводящих каналов. После проведения ряда тестов над экспериментальным чипом наножидкостного транзистора Янг был удивлен схожестью характеристик обычных MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistors - метал-оксид полупроводниковых полевых) транзисторов и наножидкостного.

"Больше всего меня удивило то, что мы сможем сконструировать химические компьютеры, способные манипулировать молекулами так же, как полупроводниковые - электронами, - говорит Янг. - Тогда единицы информации будут представлять различные молекулы. Этот подход открывает совершенно новую область в теории информации".

Одно из преимуществ наножидкостного транзистора, по словам Аруна, - то, что технология массового производства лабораторий-на-чипе на его основе не отличается от технологий производства интегральных компьютерных чипов. Наножидкостные каналы можно легко интегрировать в полупроводниковые приборы. Так, например, электроникой можно управлять путем открытия или закрытия микрожидкостного канала. При этом электронные компоненты, позволяющие делать это, размещаются на плате обычными методами производства микроэлектроники. А микроканалы и резервуары наносятся на плату отдельно.

Основная деталь нанотранзистора, способного управлять потоком жидкости, - микроканал диаметром 35 нанометров, расположенный между двумя слоями диоксида кремния. Он наполнен водой с добавлением растворенных солей, образующих водные ионы. При подаче напряжения на затвор, аналогичный затвору полевого MOSFET транзистора, протекание жидкости прекращается. Как видно, принцип работы наножидкостного транзистора полностью аналогичен принципу действия электронных транзисторов.

[img]http://img330.***************img330/4813/28vo.jpg[/img]
Нанотранзистор с каналом из нанотрубки на кремниевой плате

Подобное управление ионами в тонком канале (35 нанометров) невозможно другими способами, так как в жидкости ионы быстро перемещаются и могут потерять заряд, соприкоснувшись со стенками канала. Поэтому для каналов диаметром до 100 нанометров применяют электрическое экранирование. А напряжение, приложенное к разным концам канала, вызывает перемещение ионов от истока к стоку. Правда, значение напряжения для закрытия транзистора довольно велико: оно составляет 75 вольт.

Такой нанотранзистор можно использовать для детектирования химических соединений. Представим себе, что фрагменты ДНК, белки, ионы или энзимы перемещаются внутри канала, покрытого флуоресцентными метками. Таким образом, управляя протоком жидкости, можно добиться детекции даже одной молекулы. Исследователи в одном из экспериментов продемонстрировали, как с помощью нанотранзистора обрабатывались помеченные флуоресцентными красками сегменты ДНК.

Янг, специалист по изготовлению из нанотрубок и полупроводников наноэлектронных устройств, создал аналог наножидкостного транзистора с каналом из углеродной нанотрубки диаметром 20 нанометров. При этом нанотранзистор показал характеристики, схожие с первым химическим транзистором.

"Нанотрубки позволяют пропустить через наножидкостный транзистор молекулы меньшего размера. С помощью современных методов производства мы не можем сделать каналов меньшего диаметра, - говорит Янг. - Поэтому я думаю, что в будущем химические транзисторы будут работать на основе нанотрубок".

"Мы делаем все возможное, чтобы наша команда первой создала что-то вроде химического процессора, способного сортировать и сравнивать молекулы между собой, как это делают с битами современные процессоры," - говорит Маджудар.

В перспективе группа наножидкостных транзисторов может образовывать целые вычислительные устройства, сходные с нынешними кремниевыми процессорами, что в сочетании с лёгким управлением ионами (а это могут быть, скажем, белки или фрагменты ДНК) сулит новые возможности для биологических исследований и медицины.

Источник

Regards

[Brainiacs]

Светящиеся нанотрубки в телевизорах и дисплеях

Углеродным нанотрубкам уже найдено немало разнообразных применений, в том числе и в качестве элементной базы для будущих наноэлектронных схем, однако в компании Applied Nanotech полагают, что могут предложить еще одно: в плоскоэкранных телевизорах и дисплеях нового поколения.

Напомним, что нанотрубки из углерода, используемые в качестве полупроводниковых приборов, были впервые обнаружены в лаборатории NEC, которой принадлежат права на коммерческое использование этих технологий и которая собирается выпустить первый чип на нанотрубках к 2010 году.

Нанотрубки, как было открыто в конце 1990-х годов, проявляют себя как проводники или как полупроводники в зависимости от ориентации шестиугольников, состоящих из атомов углерода, относительно направления оси нанотрубки (хиральности), а также от различных примесей, входящих в состав нанотрубки.

Ранее созданные микроскопические твердотельные излучающие нанотрубки электрически управлялись "модулятором" из одной-единственной молекулы. Новые светоизлучающие нанотрубки (light-emitting nanotube, LEN) излучают в диапазоне 1,5 мкм, что в перспективе делает потенциально возможным создание оптических коммуникационных элементов на кремниевых подложках с интегрированными LEN-излучателями диаметром всего 1,4 нм.


В телевизорах нового поколения Applied Nanotech предлагает использовать нанотрубки в качестве источников света, чтобы заменить лампы подсветки в жидкокристаллических телевизорах большой диагонали (40-60 дюймов). Причем компания надеется это сделать к 2007 году, то есть всего через четыре года после того, как светоизлучающие нанотрубки были впервые созданы.

[img]http://img335.***************img335/6064/clip8gt.jpg[/img]
Принцип работы светящихся нанотрубок

Как сообщает источник, Applied Nanotech, являющаяся дочерней фирмой Nano-Proprietary, создала лампу подсветки, используя технологии печати чернилами на основе нанотрубок. В отличие от обычных ламп в новой разработке используются фосфоросодержащие покрытия и катод, в буквальном смысле напечатанный чернилами на основе металлической краски и собственно нанотрубок.

Себестоимость созданных таким образом ламп подсветки очень невысока (в отличие от, скажем, катодов, в которых нанотрубки бы выращивались), что очень важно для безумно дорогих на сегодняшний день больших дисплеев. Утверждается, что созданная по новой технологии лампа подсветки для 32-дюймовых телевизоров потребляет от 50 до 60 Вт. Как ожидается, Applied Nanotech продемонстрирует подробности своей технологии на выставке NanoEurope 2005, которая пройдет в Швейцарии в следующем месяце.

Стоит также отметить, что кроме Applied Nanotech возможностями применения технологий нанотрубок в дисплеях и в качестве источников света также интересуются и такие производители как, например, Samsung.

Источник

Regards

[Rimar]

Toshiba и NEC вместе разработают процесс 45 нм
Корпорации NEC Electronics и Toshiba достигли соглашения о совместной разработке технологического процесса производства микросхем с топологическим размером элемента 45 нм. О планах по сотрудничеству в той же области с Sony представители Toshiba объявляли еще два года назад. По словам сотрудников Toshiba, не исключено, что все три компании будут вести разработку вместе. Договоренность с NEC достигнута по результатам переговоров, начатых по запросу компании в сентябре. NEC терпит убытки, и поэтому расходы по разработке технологии нового поколения в корпорации решили разделить с Toshiba. Официальную сделку в компаниях рассчитывают заключить к концу года.
osp.ru

[Rimar]

Нанотрубки в роли теплоотводов
Специалисты Fujitsu Laboratories разработали методику использования углеродных нанотрубок в качестве теплоотводов для элементов электронных схем. В компании полагают, что новые теплоотводы можно будет использовать вместо металлических в усилителях мощности, применяемых в базовых станциях сетей сотовой связи, а также, в дальнейшем, с большими интегральными схемами и микропроцессорами. Углеродные нанотрубки имеют сравнительно низкое сопротивление и хорошо проводят тепло - этими свойствами воспользовались в Fujitsu. Транзисторы в усилителях мощности монтируются на металлических радиаторах, "возвышаясь" над печатной платой. Проводники, соединяющие с нею транзистор, повышают индуктивность схемы, из-за чего уменьшается обеспечиваемый ею коэффициент усиления. В Fujitsu сумели изготовить радиатор, в котором отводящие тепло нанотрубки высотой всего 15 мкм размещаются группами в соответствии с расположением транзисторов. По словам представителей компании, применение таких "укороченных" теплоотводов позволило повысить коэффициент усиления по сравнению с традиционными схемами.
osp.ru