Идею создания новых материалов и объектов за счет компоновки отдельных молекул и атомов обычно возводят к знаменитой лекции известного физика Ричарда Фейнмана «Там внизу — много места», прочитанной еще в 1959 году. Тогда она была воспринята как фантастический рассказ. А предложение Фейнмана премировать одной тысячей долларов (большой по тем временам суммой) того, кто сможет разместить моторчик в кубике с длиной граней 0,4 миллиметра или уменьшить текст в 25 тысяч раз, назвали «шуткой гения».

Сейчас, по прошествии более 45 лет, ученые называют Фейнмана отцом нанотехнологий, хотя это слово впервые употребил в 1974 году японец Норе Танигучи, который понимал под этим термином любые субмикронные технологии.

Современный вид наноидеи начали приобретать в 80-е годы XX века в результате работ Эрика Дрекслера, которые также поначалу воспринимали как научную фантастику. Сам термин «нанотехнология» стал популярен именно после выхода в свет знаменитой книги Дрекслера «Машины творения». Американский ученый стал использовать термин молекулярная нанотехнология (МНТ), или молекулярное производство, для установления различий с подходами Норе Танигучи.

В 1984 году в швейцарских лабораториях компании IBM были изобретены супермощные микроскопы, или так называемые «наноскопы», которые позволяли не только наблюдать атомы, но и специальными «нанопинцетами» изменять их построения в молекулах.

Японский физик Сумио Иидзима, последователь Норе Танигути, в 1991 году создал нанотрубки — первый в мире наноматериал. Их диаметр составлял 20, а длина — около 100 нанометров. Наноизделия состояли из 103-106 атомов. Сейчас Япония является мировым лидером по созданию наноматериалов.

Справка

Нанотехнология — это технология объектов размерами 10-7 — 10-9 метра (атомы, молекулы). Она включает атомную сборку молекул, изучение их качеств, новые методы записи и считывания информации, локальную стимуляцию химических реакций на молекулярном уровне и другое.

С начала 90-х годов XX века натонехнология стала развиваться как новая и перспективная отрасль. По прогнозам Национального фонда науки США, к 2015 году годовой оборот рынка нанотехнологий достигнет одного триллиона долларов. Сегодня ежегодное государственное финансирование исследований и разработок в этой области составляет в США 800 миллионов долларов, в ЕС — 750 миллионов долларов, в Японии — до 500 миллионов долларов, в Китае — более 100 миллионов долларов.

Большая часть инвестиций в нанотехнологии осуществляется в интересах военных ведомств. К примеру, Пентагон ежегодно получает от 425 до 450 миллионов долларов на реализацию нанопрограмм.

США

В середине 1990-х годов Пентагон включил нанотехнологии в список шести стратегических областей фундаментальных исследований, что предопределило стабильное финансирование данной научной области на долгосрочный период.

В 2000 году президент Билл Клинтон объявил о начале реализации «Национальной нанотехнологической инициативы», и под программу стали интенсивно выделяться достаточно большие средства. В период с 2005 по 2008 годы на изыскания в этой области США выделили около 3,7 миллиарда долларов (включая и гражданские проекты).

В 2004 году был составлен обновленный стратегический план «Национальной нанотехнологической инициативы», рассчитанный на период до 2015 года.

Он предусматривает финансирование следующих направлений: фундаментальные нанометрические явления и процессы; наноматериалы; нанометрические устройства и системы; исследование контрольно-измерительных приборов, метрология и нанотехнологические стандарты; производство наноизделий; создание специализированных лабораторий для проведения исследований и приобретение контрольно-измерительной аппаратуры.

Солдат будущего. Фото с сайта www.rangermade.us

Особую роль в достижении поставленных целей играет созданный на базе Массачусетского технологического института Институт военно-прикладных нанотехнологий. Институт занимается разработкой экипировки и вооружения в рамках семи проектов, каждый из которых посвящен повышению возможностей «солдата будущего». Среди первых опытных образцов, созданных в рамках одного из проектов, необходимо отметить боевой бронежилет толщиной несколько миллиметров. Такая «динамическая броня» будет содержать сложные наномолекулярные соединения, благодаря которым новая форма будет одновременно совмещать в себе бронежилет, а также экзоскелет и универсальное медицинское оборудование.

Для повышения жесткости костюма к нановолокнам добавляются наночастицы, которые соединяются между собой и упрочняют общую структуру. Кроме того, добавление различных наночастиц к нановолокнам позволит изменить электропроводность. Таким образом, существует возможность создания отдельных проводящих участков костюма, обеспечивающих связь расположенных внутри него сенсоров с управляющей системой и передачу энергии к наноактюаторам экзоскелета.

Компания NanoTriton ведет разработку новых материалов на основе нескольких полимеров, которые позволят защитить военнослужащего от пуль и осколков. В настоящее время ведутся разработки в направлении создания энергопоглощающих полимеров на основе жидких кристаллов. Ключевыми материалами для перспективного костюма военнослужащего будут нановолокна на основе полиуретана, а также нанополимеры.

Ведутся научно-исследовательские и опытно-констукторские работы (НИОКР) в области создания нанокерамических материалов. В частности, при использовании наноструктур из карбида кремния удалось в три раза повысить жесткость материалов по сравнению с обычными изделиями из этого материала. На их основе выпускаются различные покрытия, в частности NanoTuf, которое состоит из наночастиц в растворе и в несколько раз увеличивает прочность пластика.

Кроме того, Пентагон ежегодно выделяет компании Inframat Corp. около двух миллиардов долларов в год на исследования «нанокраски», которая позволит менять цвет наподобие хамелеона, а также предотвратит коррозию и сможет «затягивать» мелкие повреждения на корпусе машины.

Ученые, которые занимаются созданием нанооружия, утверждают, что благодаря потенциалу наносборки и молекулярного конструирования станет возможным создание невидимых видов вооружения, которое будет в десятки раз мощнее обычного оружия. Оно будет напоминать облако пыли, способное взорвать любой объект, в том числе и подземный.

«Умная пыль». Фото с сайта www.nanosvit.com

По мнению ряда зарубежных военных специалистов, разведка местности с помощью «умных молекул» станет возможна уже через 7-10 лет. Облако «умной пыли» будет состоять из пылинок, представляющих собой часть системы наблюдения и анализа. Среди них будут видеокамеры с возможностью передачи информации, каналы связи, узлы обработки разведданных. Такой разведцентр, напоминающий небольшое дымное облако, должен самостоятельно перемещаться и обладать высокой степенью живучести и защищенности.

Несмотря на широкое распространение информации о достижениях США в области нанотехнологий, теоретические наработки, принципы создания новых материалов и практические результаты их исследований держатся в строжайшем секрете. По мнению американских военных специалистов, технологический прорыв в области нанотехнологий предоставит США небывалые военно-политические преимущества как над предполагаемым противником, так и над своими союзниками.

Израиль

Боевой робот-шершень. Фото с сайта www.elementy.ru

Израильские специалисты работают над несколькими военными проектами, в которых предполагается использование нанотехнологий. Один из самых амбициозных — боевой робот-шершень.

Предполагается, что такой летательный аппарат будут использовать для обнаружения и уничтожения противника на поле боя, в первую очередь в районах жилой застройки. Шершень планируется оборудовать видеокамерой, которая позволит передавать картинку на пункт управления войсками, также он сможет нести на себе заряд взрывчатки.

Помимо боевых нанороботов, израильские ученые разрабатывают систему микродатчиков, которые можно будет разбрасывать на территории противника, чтобы с их помощью в режиме реального времени получать всевозможную информацию о происходящем на месте.

Также в Израиле идут исследования, направленные на создание новых видов индивидуальной защиты военнослужащих. Ученые создают легкий и суперпрочный материал для производства специальной одежды для бойцов, которая призвана заменить тяжелые бронежилеты. В настоящее время в городе Кирьят-Гате построен завод стоимостью более 3,5 миллиарда долларов для разработки и производства подобных материалов.

Великобритания

Micromechanical Flying Insect. Фото с сайта www.static.howstuffworks.com

Наиболее интересным нанопроектом в Великобритании является MFI (Micromechanical Flying Insect — механическое летающее насекомое). В рамках программы предполагается создание микроробота-шмеля. Доктор Джон Баркер, профессор Центра исследований в области наноэлектроники в Глазго, уже создал математическую модель процесса собирания микроустройств в стаи и обмена информацией между ними для совместных действий.

Ведутся разработки моделей боевого применения групп MFI в различных видах боя. Планируется, что себестоимость таких насекомых составит около 10 центов, а производить их будут так называемые «нанофабрики» прямо на поле боя.

Китай

В настоящее время в Китае насчитывается около 800 компаний, занимающихся внедрением нанотехнологий, и более 100 научно-исследовательских лабораторий. Характер их работы традиционно остается закрытым. Однако не исключено, что большинство из них ориентировано на удовлетворение нужд оборонно-промышленного комплекса. Наибольший интерес у китайских военных вызывают микрочипы, способные повышать живучесть личного состава при применении противником оружия массового поражения.

Россия

Для реализации различных проектов в области нанотехнологий в России создана госкорпорация «Роснанотех», разработана «Стратегия развития нанотехнологической отрасли». Согласно этому документу, на развитие «наноиндустрии» к 2015 году будет выделено 180 миллиардов рублей. Освоение средств возложено на «Роснанотех», работающий под контролем правительства. При этом «Роснанотех» выведен из-под действия закона о банкротстве. Таким образом, созданы оптимальные условия для реализации нанопроектов.

Основными направлениями исследований российских ученых являются создание высокопрочных материалов (в частности, «жидкая броня»), мощных энергоисточников ( «аморфный кремний», над которым работает НПП «Квант»), невидимых и меняющих цвет нанообъектов, наноматериалов для униформы военнослужащих, новой защиты от оружия массового поражения и других.

Лента РУ