Нанотехнологии - шаг в будущее

Нанотехнология — это область прикладной науки и техники, которая занимается изучением свойств объектов и разработкой устройств размеров порядка нанометра (по системе единиц СИ, 10,9 метра). Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, ибо на таких масштабах привычные, макроскопические технологии обращения с материей зачастую не имеют смысла, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты.

Ныне, Нанотехнология, находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, все еще не сделаны. Тем не менее, проведенные исследования уже сейчас дают практические результаты. За применение передовых научных исследований, нанотехнологию относят к высоким технологиям.

Проявляются квантовые эффекты и эффекты межмолекулярных взаимодействий, такие как Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия  при работе с такими малыми размерами. Нанотехнология, и, в особенности, молекулярная технология — новые области, очень мало исследованные. Развитие современной электроники идёт по пути уменьшения размеров устройств. Однако классические методы производства подходят к своему естественному экономическому и технологическому барьеру, когда размер устройства уменьшается не на много, зато экономические затраты возрастают экспоненциально. Нанотехнология — следующий логический шаг развития электроники и других наукоёмких производств.

Как можно поймать молекулу? Все о нанорецепторах

Известно, что  нанотехнология предполагает манипулирование материей на атомном уровне. В этой статье мы рассмотрим, как это будет происходить на практике для идентификации отдельных молекул.

Во время работы таких сложных наномашин как нанороботы, нанокомпьютеры, НЭМС, lab-on-chip, возникнет потребность в сортировке отдельных молекул и их идентификации. Проблема наносенсоров представляет сейчас особый интерес для исследователей-нанотехнологов. Как построить такой нанорецептор, который смог бы отделять молекулы только одного типа? Как сделать перепрограммируемый рецептор, который отбирал бы только те молекулы, описание которых в данный момент передает центральный компьютер? Можно ли гарантировать чистоту отбора? На все эти вопросы можно ответить с помощью математического моделирования нанорецепторов и наноструктур.

Абсолютно каждый ротор имеет “гнезда” по окружности, конфигурированные под определенные молекулы. Находясь в окружении молекул “гнезда” селективно связывают заданные молекулы, и удерживают их до тех пор, пока молекула не окажется внутри устройства. От “гнезда” ее отсоединяет стержень, расположенный внутри ротора. Такие роторы могут быть спроектированы из 105 атомов и иметь размеры порядка (7х14х14 нм) при массе 2х10—21 кг. Они смогут сортировать молекулы, состоящие из 20 и менее атомов со скоростью 106 молекул/сек при энергозатратах в 10—22 Дж на 1 молекулу. МСР позволяет создавать давление в 30 000 атмосфер потребляя 10—19 Дж. Роторы полностью обратимы и поэтому могут быть использованы как для нагнетания так и для выгрузки газов, воды и глюкозы. Каждый ротор имеет 12 “гнезд” для присоединения молекул, расположенных по длине окружности ротора. Несколько МСР, объединенных в каскад (рис. 2), позволят нагнетать в резервуары химически чистые вещества, в которых не будет ни одной чужеродной молекулы.