Вещество может иметь совершенно новые свойства, если взять маленькую частицу этого вещества. Например, размером от 1 до 100 нанометров, то есть 10 в минус девятой степени метра. Впервые понятие «нанотехнологии» употребил японский физик Норио Танигути в 1974 году: так он назвал процессы создания полупроводниковых структур с точностью порядка нанометра.
Часто об этих размерах мы слышим, когда речь идёт о компьютерных процессорах, построенных по 24, 10, 7-нанометровым технологическим процессам. Но нанотехнологии применяются в медицине, в энергетике, в нейрокомпьютерных технологиях и не только.
✏️ Графен
За изобретение этого материала британские физики Андрей Гейм и Константин Новосёлов получили Нобелевскую премию в 2010 году. Графен — слой углерода толщиной в один атом, это первый известный истинно двумерный кристалл. Он имеет высокую проводимость, теплопроводность, прочность, гидрофобность.
Благодаря свойствам материала им интересуются IBM, Samsung и Intel — производители процессоров. Huawei уже использует графен для терморегуляции смартфонов, а китайский автопроизводитель BYD – в аккумуляторных батареях для электромобилей.
📱 Углеродные нанотрубки
Это цилиндрическая структура диаметром от десятых долей нанометра до нескольких десятков нанометра. История материала началась ещё в 1950-х годов, нанотрубки наблюдали в том числе советские учёные. А в 2006 году углеродные нанотрубки обнаружили в дамасской стали.
Применить нанотрубки можно для создания композитных материалов, сверхпрочных нитей, транзисторах и нанопроводах, для соединения между биологическими нейронами и электронными нейронами в нейрокомпьютерах. Их используют в литий-ионных аккумуляторах, углепластиковых материалах, в автомобильной промышленности.
Крупнейший в мире производитель графеновых одностенных нанотрубок — новосибирская компания OCSiAL, всего она привлекла $176 млн инвестиций. В 2019 году компания стала «единорогом».
💠 Монокристаллы
Российская компания «Монокристалл» в 2015 году вырастила рекордный кристалл сапфира. Это второй по твёрдости материал, который применяется в микроэлектронике, оптоэлектронике, оптике, машино- и приборостроении, медицине.
Например, в микроэлектронике материал используется для производства светодиодов и интегральных схем, а в медицине — для изготовления позвонков и межпозвоночных дисков, потому что сапфир нетоксичен для организма.
💨 Аэрогели
Представьте себе 2,5-килограммовый кирпич, который стоит на полупрозрачном объекте массой всего в 2,38 г. А лучше посмотрите на фотографию ниже. Аэрогели, которые можно перевести как «замороженный воздух», представляют собой материал, в котором жидкая фаза замещена газообразной.
Они имеют рекордно низкую плотность, но при этом прозрачные, твёрдые, жаропрочные. Из аэрогеля изготавливаются теплоизоляционные материалы для промышленного применения. А впервые материал был получен ещё в 1931 году.
В электронике, развитие которой идёт в сторону уменьшения размеров устройств, нанотехнологии позволят преодолеть естественный технологический барьер, когда уменьшение — незначительно, а затраты вырастают экспоненциально. В медицине наноматериалы позволяют создавать новые протезы и различные устройства, связанные с нейрокомпьютерными интерфейсами. И это не полный список материалов, которые создаются с помощью манипулирования отдельными атомами и молекулами, и областей применения, где именно наноматериалы имеют высокий потенциал.
Подписывайтесь на телеграм-канал Дока Брауна, чтобы первыми читать узнавать о знаковых новостях венчурного рынка и новых технологиях.