Существенно, что исследования в области стволовых клеток, по-видимому, позволят произвести генетические усовершенствования взрослых людей.
В настоящее время нанотехнологии, в общепринятом смысле этого слова, представляют собой, скорее, не технологический пакет, а граду — совокупность технологий различного содержания и происхождения, работающих с информацией и материей и достигших приблизительно одинакового уровня организации.
Нанотехнологии, обычно, понимают, как технологии, оперирующие размерами менее 100 нм, хотя бы в одной измерении. И тогда мы можем говорить нанопленках; нанонитях, нанотрубках, нановолокнах; наночастицах, нанопорошках; наномеханизмах; наноустройствах (наноэлектроника).
Для работы на расстояниях порядка десятков-сотен нанометров используются технологии различного происхождения и назначения, работающие на совершенно различных принципах. Прежде всего, это атомно-силовой зондовый микроскоп, посредством которого удается измерять межатомные расстояния и перемещать отдельные атомы. Затем — физические технологии взрыва проводников и плазменного синтеза, химические по своему происхождению технологии восстановления тонких пленок и молекулярного наслаивания, смешанная технология ионного наслаивания. Весьма распространена технология микролитографии, имеющая «инженерное» происхождение, практически, это «продвинутая» технология изготовления печатных плат. В микролитографии, плазменном синтезе и взрывах проводников в качестве источников энергии могут применяться мощные коротковолновые лазеры.
Понятно, что столь разнородные технологии применяются для решения разнородных задач, и объединяет эти технологии лишь способность воздействовать на материю на субмолекулярном уровне. Заметим здесь, что характерные расстояния и энергии могут отличаться для различных нанотехнологий в сотни — тысячи раз.
На наш взгляд, размерные ограничения фиксируют лишь формальные сторону дела. Нанотехнологии используют квантовомеханические эффекты. В этом их главное отличие от любых других технологий.
Можно рассматривать нанотехнологии как результат взаимодействия квантовой механики и обычных индустриальных технологий — металлургических, химических, электротехнических и электронных, машиностроительных и т. п.
Информационная структура ТП «Нанотехнологии»
Информационная составляющая нанотехнологического пакета еще более обширна и значима, нежели в случае биологических или информационных технологий. Можно сказать, что нанотехнологии лежат на магистральном пути развития физики.
Физика участвует в формировании комплекса знаний, задающих развитие нанотехнологий, в четырех логиках:
Во-первых, классическая механика, развитие которой привело к созданию электродинамики и возникновению специальной теории относительности;
Во-вторых, оптика, которая в процессе своего развития породила лазерную физику, с одной стороны, и комплекс все более мощных измерительных приборов — лупа, оптический микроскоп, фазово-контрастный микроскоп, электронный микроскоп, атомно-силовой зондовый микроскоп;
В-третьих, метрология, развитие которой породила использующую зондовый микроскоп технологию измерения нанообъектов;
В-четвертых, классическая механика, оптика, электродинамика привели к созданию ранних моделей атома, открытию электрона и формированию комплекса представлений, получивших название квантовой механики.
Квантовая механика опирается на гипотезу Планка о квантованности энергии и законы Эйнштейна, описывающие явление фотоэффекта. На этой базе были сформулированы основополагающие принципы соответствия, дополнительности и неопределенности, первоначально интерпретированные в языке корпускулярно-волнового дуализма.
На следующем шаге было написано уравнение Шредингера, введено основополагающее понятие волновой функции, построена модель атома Бора и создана копенгагенская вероятностная трактовка квантовой механики.
Релятивистским обобщением уравнения Шредингера стало уравнение Дирака, положенное в основу квантовой электродинамики и — шире — релятивисткой квантовой механики, которую можно рассматривать, как синтез обычной квантовой механики и специальной теории относительности. Ряд проблеем релятивисткой квантовой механики был решен при создании в 1950-х годах квантовой теории поля и модели перенормировки. Среди многих направлений развития КТП особое значение для нанотехнологического пакета имеет механика конденсированных сред, которая породила в своем развитии теорию мягких и конденсированных сред и мезоскопическую физику [125].
125
«Раздел физики конденсированных сред, в котором рассматриваются свойства систем на масштабах промежуточных между макроскопическим и микроскопическим. Под микроскопическим масштабом понимают размеры, сравнимые с размерами одного атома или с длинной одной химической связи, т. е. с боровским радиусом. Под макроскопическим понимают масштаб, при котором из-за неупругих столкновений теряется квантовая когерентность — т. е. становится невозможной интерференция частиц. Границы макроскопической области существенно зависят от температуры и характера движения частиц (является ли он баллистическим или диффузионным). Следует заметить, что согласно этому определению к мезоскопической физике относятся не только явления в устройствах с мезоскопическими размерами, но и явления в макроскопических устройствах, которые происходят на мезоскопических масштабах, т. е. определяются интерференцией. Например, к задачам мезоскопической физики относят нахождение квантовых поправок к сопротивлению макроскопических образцов». http://ru.wikipedia.org/wiki/Мезоскопическаяфизика