Нанотехнологии несут революцию и влияют на мозги

Американская компания Superconnect с помощью так называемых нанотехнологий разработала новый материал, который в будущем поможет ускорить передачу данных Интернета в целых сто раз. Материал представляет собой особый полимер, склеенный с набором углеродных молекул-бакиболлов. С его помощью можно управлять потоками света. Это - первый шаг на пути создания полностью оптических маршрутизаторов в Сети.

Сейчас для управления потоками данных (которые между крупными узлами передаются по оптоволоконным кабелям), сами пакеты преобразовывают из оптических импульсов в электронные. Специальные чипы определяют направление передачи и переключают канал, после чего поток битов информации в виде электронов снова переводят в световые импульсы и отправляют к месту назначения.

Такие двойные преобразования - одно из "проблемных мест" Интернета, они снижают общую пропускную способность. Заменив обычные маршрутизаторы, сочетающие оптические и электронные компоненты, на полностью оптические, можно будет существенно повысить скорость передачи данных.

Нанотехнологии – это технологии изготовления сверхмикроскопических конструкций из мельчайших частиц материи. Название происходит от слова "нанометр" (миллионная часть метра). В научных центрах мира развитие нанотехнологий идет в основном по трем направлениям: изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, величиной примерно со среднюю молекулу; разработка и изготовление наномашин, т.е. механизмов и роботов такого же размера; непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего сущего. Нанотехнологии могут привести мир к новой технологической революции и изменить среду обитания человека.

Потенциальные возможности их поистине не знают границ. Поэтому исследования в данном направлении все время расширяются. В 2004 г. человечество истратит на нанотехнологии $8,6 миллиарда. Причем больше половины - $4,6 млрд - это расходы правительственных организаций разных стран. А новые фирмы, занимающиеся нанотехнологиями, стали, наконец, получать ощутимую прибыль, зарабатывая в среднем $10-20 млн в год.

Но у сверхновых технологий с безграничными возможностями есть и обратная сторона. Было обнаружено, что взаимодействие наноматериалов с живыми клетками может быть непредсказуемым и опасным. Крошечные частички углерода диаметром 35 нанометров могут попасть в мозг человека через дыхательные пути и оказать на организм пока еще не изученное, но, вероятнее всего, разрушительное воздействие.

Полая сферическая структура сверхпроводимой молекулы-бакиболла – одной их трех разновидностей чистого углерода (другие две – это графит и алмаз) - состоит из 60 атомов углерода, устроившихся во взаимосвязанных 20 шестиугольниках и 12 пятиугольниках. По форме она смахивает на футбольный мяч.

Проведенные исследования показали, что данные молекулы токсичны. Они убивают дафний – "водяных блох" и могут стать причиной повреждение мозга. Выявленный эффект позволил определить наноматериал как "умеренный яд". Мячеобразный углерод несколько более вреден, чем никель, но все же не так опасен, как химикалии типа бензапирена, который содержится в сигаретном дыме и автомобильных выхлопах.

Конечно же, не все наноматериалы обладают такими же вредными для живых существ свойствами. Их "поведение" зависит не только от размера, но и от формы — являются ли они, к примеру, сферами или длинными трубками. И те горизонты, которые открываются при использовании "нано", заставляют пренебречь возможной опасностью.

Например, известен целый ряд органических молекулярных групп, которые могут функционировать как выпрямитель, проводящая шина или запоминающее устройство. Для хранения одного бита информации теоретически нужна всего одна молекула. Изготовленный таким образом накопитель на жестком диске мог бы во много раз превзойти по емкости сегодняшние аналоги.

Нано-ЗУ, работающий на механическом принципе, изобрели ученые из IBM под руководством Герда Биннига. Так называемый миллипед представляет собой растр из 1024 рычажков силового микроскопа. Если нужно записать "1", их кончики продавливают отверстие в мягком слое полимера. Для считывания битов миллипед проверяет поверхность на наличие дырочек. Если рычажок попадает в отверстие, его температура, а вместе с тем и сопротивление, изменяются, а, значит, поддаются измерению. Таким способом можно получить плотность записи до 80 Гб на кв. см (для сравнения: максимально достижимая сегодня емкость в десять раз меньше). Через 3 года IBM изготовит миллипед с 4000 зондов, который можно будет применять в новом поколении портативной техники. По мнению Биннига, несложно и представить себе плату с миллионом зондов.

Наконец, существует потенциальная нанотехнологическая альтернатива энергоресурсам. Как известно, мировая экономика напрямую зависит от них и, в первую очередь, от нефти. Борьба за "черное золото" спровоцировала немало вооруженных конфликтов. А нанотехнологии способны, по мнению Маккарти, эту причину для войны снять: с ними эффективность сбора солнечной энергии вырастет настолько, что про нефть и уголь все просто забудут. Энергия Солнца в равной степени доступна всем государствам на планете, и трудно придумать, как одна страна перекроет другой доступ к этому источнику. Следовательно, одной причиной для войн станет меньше.