Начало нанотехнологий
Ранние примеры нанотехнологий, используемых людьми, принимают форму инновационных материалов, которые были созданы для конкретных целей. Самый ранний пример того, как наночастицы используются для создания материала объекта, относится к Кубу Ликурга, датируемому IV веком. Коллоидное золото и серебро были вплетены в стекло чашки, что позволяет ему быть непрозрачным зеленым и красным в зависимости от того, откуда исходит источник света, который попадает на него.
Коллоидное золото и серебро-это наночастицы, которые до сих пор используются для многих своих полезных свойств. Тем не менее, это раннее использование наночастиц в дизайне стеклянных материалов продолжалось без особых инноваций в течение следующих нескольких сотен лет.
В значительной степени большинство инноваций, связанных с наночастицами, были медленными, учитывая, что у людей не было простого способа изучить эти частицы или даже понять, что они существуют в большей степени.
РАЗВИТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИЙ
В период между первым применением нанотехнологий и вплоть до XVII века наночастицы использовались в керамических глазурях, в основном в виде наночастиц серебра или меди. Эти добавки придавали глазури металлический блеск, который не мог быть создан ни с одной другой глазурью того времени.
За этот длительный период развития ремесленники также получили больше знаний в работе с материалами, содержащими наночастицы, чтобы создать насыщенные цвета в витражах.
Между XIII и XVIII веками наночастицы использовались для разработки дамасских клинков. Мастера, которые складывали различные слои стали вместе в процессе изготовления этих лезвий, неосознанно создавали углеродные нанотрубки, которые делали лезвия невероятно прочными и в то же время невероятно легкими.
Все эти виды применения нанотехнологий были в основном в руках квалифицированных мастеров, создающих лучшие в мире материалы с помощью усовершенствованных процессов. Только в середине 1800-х годов развитие нанотехнологий действительно начало ускоряться, во многом благодаря новым инновациям.
Что привело нанотехнологии в современную эпоху
В 1857 году ученый, известный как Майкл Фарадей, впервые открыл коллоидное золото. В то время коллоидное золото использовалось в материалах в течение многих столетий до этого, это был первый случай, когда оно было изолировано и наблюдалось, что производит различные цвета при различных условиях освещения.
Однако пройдет еще 80 лет, прежде чем кто-либо сможет непосредственно исследовать эти наночастицы.
В 1936 году Эрвин Мюллер изобрел полевой эмиссионный микроскоп в исследовательской лаборатории Siemens. Этот микроскоп был первым, который позволил визуализировать материалы на околоатомном уровне. Это стало важным шагом на пути к возможности исследовать наночастицы в том масштабе, в котором они существуют.
К 1950 году два исследователя разработали сильную теорию о том, как выращивать коллоидные материалы в лаборатории. Это был первый шаг в создании наноматериалов контролируемым и решительным образом. В конечном счете это привело к использованию коллоидных материалов в красках, пленках и бумаге.
Однако в 1951 году, было сделано следующее открытие микроскопа, которое повлияло на исследования нанотехнологий. Эрвин Мюллер снова изобрел другой микроскоп, на этот раз более инновационный. Это позволило визуализировать способ расположения атомов, который сначала использовался для изображения атомов вольфрама.
Вскоре после этих разработок атомных микроскопов инженеры открыли способы манипулирования молекулярными структурами. Артур фон Хиппель был исследователем из Массачусетского технологического института, который ввел термин "молекулярная инженерия". Он работал в области диэлектриков и других небольших электронных устройств, используя молекулярную инженерию в разработке транзисторов.
КАК НАНОТЕХНОЛОГИИ МЕНЯЮТ ТО, КАК МЫ СТРОИМ И ПРОЕКТИРУЕМ КОМПЬЮТЕРЫ
Изобретение этих молекулярных микроскопов ознаменовало собой самый большой сдвиг в развитии нанотехнологий. К 1958 году интегральная схема была изобретена с помощью нанотехнологий. К 1959 году Ричард Фейнман дал первую лекцию по технологии, которая действовала в атомном масштабе, что исторически ознаменовало начало развития нанотехнологий.
Первые два микроскопа, разработанные Мюллером, сыграли ключевую роль в начале Первой нанотехнологической работы, но в 1981 году Герд Бинниг и Генрих Рорер разработали сканирующий туннельный микроскоп.
Этот микроскоп был первым, который позволил ученым увидеть изображения атомов, что принесло обоим ученым Нобелевскую премию в 1986 году.
Позже, в 1986 году, Герд Бенниг, ныне работающий с Кельвином Куэйтом и Кристофом Гербером, изобрел атомно-силовой микроскоп, который мог измерять и манипулировать материалами вплоть до доли нанометра в размере. Это означало, что инженеры и ученые теперь могли исследовать силы, присутствующие в наночастицах.
Все это развитие за последние 1500 лет привело к тому, что в 1989 году Дон Эйглер и Эрхард Швейцер впервые в истории манипулировали 35 отдельными атомами. Они заставили атомы написать логотип IBM, обозначив начало использования прикладной нанотехнологии, или манипуляции атомами специально для нашей пользы.
Все остальное-это уже история. После разработки этих микроскопов, которые позволили инженерам наблюдать за наночастицами и манипулировать ими, нанотехнологии оказались в центре внимания именно того, на что были способны люди в области технологического развития.
Сегодня нанотехнологии работают во многих отраслях, с которыми мы тесно взаимодействуем каждый день, от компьютеров до косметики. Мы можем поблагодарить ученых, стоявших за этими ранними изобретениями, за все нанотехнологические инновации, которые произошли и которые обязательно произойдут.
