Нанотехнологии, под которыми, как правило, подразумеваются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) в нанометровом масштабе науки и смежных технологий, являются развивающейся областью во всем мире. Большинство рабочих определений нанонауки и нанотехнологий определяют наномасштаб в диапазоне размеров от 1 до 100 нанометров.
Закон США о нанотехнологических исследованиях и разработках 2004 года предусматривал ежегодное финансирование нанотехнологий в размере около 1 миллиарда долларов США вплоть до 2008 года. В настоящее время глобальное финансирование сферы нанотехнологий в несколько раз больше, причем каждая крупная экономическая держава и многие развивающиеся страны инвестируют значительные ресурсы.
Этот всемирный интерес основан на убеждении, что способность понимать атомные и молекулярные взаимодействия и воздействовать на них в наномасштабах является как предпосылкой, так и фактором, обеспечивающим наличие целого ряда технологических возможностей, начиная от интеллектуальных, многофункциональных материалов и заканчивая фармацевтическими препаратами и новыми поколениями информационно-коммуникационных систем.
Фактически, на рынок уже поступил ряд продуктов, использующих нанотехнологии.
Например, компания Nano-Tex из Гринсборо, Северная Каролина, разработала несколько методов обработки текстиля на основе наноразмерных волокон, которые отталкивают жидкости, противостоят пятнам и смягчают ощущение ткани.
Wilson Sporting Goods продает теннисные мячи с нанокомпозитным покрытием, которое дольше сохраняет внутреннее давление, и теннисные ракетки с улучшенной прочностью и жесткостью в результате воздействия наноразмерных частиц, заполняющих пустоты в материале.
К другим существующим продуктам на основе нанотехнологий относятся жесткие диски компьютеров, окрашенные электрораспылением автомобильные компоненты, катализаторы, солнцезащитные экраны, перевязки от ожогов и ран.
Возможно, самым ранним коммерческим использованием нанотехнологий стала полупроводниковая промышленность, которая в настоящее время использует 90-нанометровую литографию при изготовлении интегральных микросхем и проводит ряд различных исследований и разработок с целью использования нанотехнологий для достижения будущих целей по увеличению скорости вычислений.
Хотя на сегодняшний день нетрадиционные нанотехнологии не могут конкурировать с традиционными кремниевыми технологиями 2015 года, ожидается, что достижение целей "Дорожной карты полупроводниковой промышленности" после 2020 года может потребовать использования именно нетрадиционных подходов к обработке с использованием нанотехнологий.
Помимо существующих коммерческих продуктов и постоянно уменьшающихся размеров полупроводниковой электроники, во всем мире разрабатывается целый ряд новых нанотехнологий.
Некоторые из них обещают улучшить качество и продолжительность жизни. Помимо этого разрабатываются практические способы восстановления окружающей среды на основе нанотехнологий.
Появление наноматериалов на рынке в экологическом секторе в последнее время повысило общественную осведомленность в отношении взаимодействия человека с окружающей средой. Повысился научный интерес к исследованиям в области переноса наноматериалов на область борьбы с токсичными отходами, с дальнейшим развитием нанматериалов в этой сфере.
Хотя выбросы твердых частиц в наномасштабах (например, от дизельных двигателей) уже некоторое время являются регулируемыми выбросами в окружающую среду, все более широкое использование наноматериалов в новых коммерческих продуктах вызывает новые вопросы регулирования.
Например, исследования, которые будут положены в основу нормативных решений и передовой практики обращения с наноматериалами, ведутся в Соединенных Штатах Национальным институтом охраны труда и гигиены труда и координируются рабочей группой при Национальном бюро по координации нанотехнологий.
Принимая во внимание быстрый прогресс, значительные усилия международного сообщества в области научных исследований, коммерческий интерес и важность воздействия на общество, прогноз передовых исследовательских центов предполагает, что к 2020 году будет возможно применение нанотехнологий в следующих областях:
- Новые группы миниатюрных, высокочувствительных и селективных химических и биологических сенсоров.
- Совершенствование управления питанием и емкостью аккумулятора.
- Вычислительные устройства, встроенные в коммерческие товары (уже используются в настоящее время и, вероятно, получат более широкое распространение).
- Переносные персональные медицинские приборы мониторинга с возможностью регистрации данных и связи.
- Функциональные наноструктуры для контролируемых поставок лекарственных средств и повышения эффективности имплантатов и устройств для протезирования.
- Широкомасштабное наблюдение и мониторинг деятельности людей и изменений окружающей средой.
В завершение хотелось бы отметить, что стремительное развитие нанотехнологий способствует развитию особой области этого направления, а именно нанотехнологий, которые обозначены "спецсимволами" (т.е. не ожидаемые технологии, но технологии, появление которых будет иметь широкий и значимый эффект на большинство сфер антропогенной деятельности).
Эти нанотехнологии включают применение углеродных нанотрубок или полупроводниковых и металлических нанопроволок в качестве индивидуальных (разработанных) функциональных элементов в электронных цепях, а также их производство молекулярными или биологическими методами.
Ну что ж, 2020 год не за горами и вскоре мы воочию увидим, как изменятся нанотехнологии в ближайшем будущем, а также как изменится наша жизнь вместе с ними.