№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015

№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015 ISSN 2307-017X 
Ġylymi zertteuler a̋lemì – Mir naučnyh issledovanij – World of scientific research 
___________________________________________________________________ 
 
 
90 
означает одну миллиардную долю какой-либо величины. Например, нанометр – одна 
миллиардная доля метра. Эти размеры схожи с размерами молекул и атомов. Точное 
определение  нанотехнологий  звучит  так:  нанотехнологии  –  это  технологии, 
манипулирующие веществом на уровне атомов и молекул (поэтому нанотехнологии 
называют также молекулярной технологией). 
Толчком к развитию нанотехнологий послужила лекция Ричарда Фейнмана, в 
которой он научно доказывает, что с точки зрения физики нет никаких препятствий 
к  тому,  чтобы  создавать  вещи  прямо  из  атомов.  Для  обозначения  средства 
эффективного  манипулирования  атомами  было  введено  понятие  ассемблера  – 
молекулярной  наномашины,  которая  может  построить  любую  молекулярную 
структуру.  Пример  природного  ассемблера  –  рибосома,  синтезирующая  белок  в 
живых организмах. 
Очевидно,  нанотехнологии  –  это  не  просто  отдельная  часть  знаний,  это 
масштабная,  всесторонняя  область  исследований,  связанных  с  фундаментальными 
науками.  Можно  сказать,  что практически  любой предмет,  из тех, что  изучаются  в 
школе, так или иначе будет связан с технологиями будущего. 
Самой очевидной представляется связь «нано» с физикой, химией и биологией. 
По-видимому, именно эти науки получат наибольший толчок  к развитию в связи с 
приближающейся нанотехнической революцией. 
Нанотехнологии 
в 
современном 
мире. 
История 
возникновений 
нанотехнологий.  Дедушкой  нанотехнологий  можно  считать  греческого  философа 
Демокрита.  Он  впервые  использовал  слово  «атом»  для  описания  самой  малой 
частицы вещества. В течение двадцати с лишним веков люди пытались проникнуть в 
тайну  строения  этой  частицы.  Решение  этой  непосильной  для  многих  поколений 
физиков  задачи  стало  возможным  в  первой  половине  ХХ  века  после  создания 
немецкими физиками Максом Кноллом и Эрнстом Руской электронного микроскопа, 
который впервые позволил исследовать нанообъекты. 
Многие  источники,  в  первую  очередь  англоязычные,  первое  упоминание 
методов,  которые  впоследствии  будут  названы  нанотехнологией,  связывают  с 
известным  выступлением  Ричарда  Фейнмана  «Там  внизу  много  места»  (англ. 
«There‟s Plenty of Roo at the Bottom»), сделанным им в 1959 году в Калифорнийском 
технологическом  институте  на  ежегодной  встрече  Американского  физического 
общества.  Ричард  Фейнман  предположил,  что  возможно  механически  перемещать 
одиночные  атомы,  при  помощи  манипулятора  соответствующего  размера,  по 
крайней  мере,  такой  процесс  не  противоречил  бы  известным  на  сегодняшний  день 
физическим законам. 
Этот  манипулятор  он  предложил  делать  следующим  способом.  Необходимо 
построить  механизм,  создававший  бы  свою  копию,  только  на  порядок  меньшую. 
Созданный меньший механизм должен опять создать свою копию, опять на порядок 
меньшую  и  так  до  тех  пор,  пока  размеры  механизма  не  будут  соизмеримы  с 
размерами  порядка  одного  атома.  При  этом  необходимо  будет  делать  изменения  в 
устройстве  этого  механизма,  так  как  силы  гравитации,  действующие  в  макромире 
будут  оказывать  все  меньшее  влияние,  а  силы  межмолекулярных  взаимодействий 
будут все больше влиять на работу механизма. 
Последний  этап  –  полученный  механизм  соберѐт  свою  копию  из  отдельных 
атомов. Принципиально число таких копий неограниченно, можно будет за короткое 
время  создать  произвольное  число  таких  машин.  Эти  машины  смогут  таким  же 
способом,  поатомной  сборкой  собирать  макровещи.  Это  позволит  сделать  вещи  на 
порядок  дешевле  –  таким  роботам  (нанороботам)  нужно  будет  дать  только 

№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015 ISSN 2307-017X 
Ġylymi zertteuler a̋lemì – Mir naučnyh issledovanij – World of scientific research 
___________________________________________________________________ 
 
 
91 
необходимое  количество  молекул  и  энергию,  и  написать  программу  для  сборки 
необходимых предметов. 
До сих пор никто не смог опровергнуть эту возможность, но и никому пока не 
удалось  создать  такие  механизмы.  Принципиальный  недостаток  такого  робота  – 
невозможность создания механизма из одного атома. 
Вот  как  Р.  Фейнман  описал  предполагаемый  им  манипулятор:  «Я  думаю  о 
создании  системы  с  электрическим  управлением,  в  которой  используются 
изготовленные обычным способом «обслуживающие роботы» в виде уменьшенных в 
четыре раза копий «рук» оператора. Такие микромеханизмы смогут легко выполнять 
операции  в  уменьшенном  масштабе.  Я  говорю  о  крошечных  роботах,  снабженных 
серводвигателями  и  маленькими  «руками»,  которые  могут  закручивать  столь  же 
маленькие болты и гайки, сверлить очень маленькие отверстия и т. д. Короче говоря, 
они  смогут  выполнять  все  работы  в  масштабе  1:4.  Для  этого,  конечно,  сначала 
следует изготовить необходимые механизмы, инструменты и руки-манипуляторы  в 
одну  четвертую  обычной  величины  (на  самом  деле,  ясно,  что  это  означает 
уменьшение  всех  поверхностей  контакта  в  16  раз).  На  последнем  этапе  эти 
устройства  будут  оборудованы  серводвигателями  (с  уменьшенной  в  16  раз 
мощностью) и присоединены к обычной системе электрического управления. После 
этого  можно  будет  пользоваться  уменьшенными  в  16  раз  руками-манипуляторами! 
Сфера применения таких микророботов, а также микромашин может быть довольно 
широкой  –  от  хирургических  операций  до  транспортированияи  переработки 
радиоактивных  материалов.  Я  надеюсь,  что  принцип  предлагаемой  программы,  а 
также связанные с ней неожиданные проблемы и блестящие возможности понятны. 
Более  того,  можно  задуматься  о  возможности  дальнейшего  существенного 
уменьшения масштабов, что, естественно, потребует дальнейших  конструкционных 
изменений  и  модификаций  (кстати,  на  определенном  этапе,  возможно,  придется 
отказаться от «рук» привычной формы), но позволит изготовить новые, значительно 
более совершенные устройства описанного типа. Ничто не мешает продолжить этот 
процесс  и  создать  сколько  угодно  крошечных  станков,  поскольку  не  имеется 
ограничений,  связанных  с  размещением  станков  или  их  материалоемкостью.  Их 
объем будет всегда намного меньше объема прототипа. Легко рассчитать, что общий 
объем  1  млн  уменьшенных  в  4000  раз  станков  (а  следовательно,  и  масса 
используемых для изготовления материалов) будет составлять менее 2% от объема и 
массы  обычного  станка  нормальных  размеров.  Понятно,  что  это  сразу  снимает  и 
проблему  стоимости  материалов.  В  принципе,  можно  было  бы  организовать 
миллионы  одинаковых  миниатюрных  заводиков,  на  которых  крошечные  станки 
непрерывно сверлили бы отверстия, штамповали детали и т. п. По мере уменьшения 
размеров  мы  будем  постоянно  сталкиваться  с  очень  необычными  физическими 
явлениями.  Все,  с  чем  приходится  встречаться  в  жизни,  зависит  от  масштабных 
факторов.  Кроме  того,  существует  еще  и  проблема  «слипания»  материалов  под 
действием  сил  межмолекулярного  взаимодействия  (так  называемые  силы  Ван-дер-
Ваальса), которая может приводить к эффектам, необычным для макроскопических 
масштабов.  Например,  гайка не будет отделяться от  болта после откручивания, а  в 
некоторых случаях будет плотно «приклеиваться» к поверхности и т. д. Существует 
несколько  физических  проблем  такого  типа,  о  которых  следует  помнить  при 
проектировании и создании микроскопических механизмов». 
Что такое нанотехнологии? Появившись совсем недавно, нанотехнологии все 
активней входят в область научных исследований, а из нее  – в нашу повседневную 
жизнь.  Разработки  ученых  все  чаще  имеют  дела  с  объектами  микромира,  атомами, 
молекулами,  молекулярными  цепочками.  Создаваемые  искусственно  нанообъекты