close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

код для вставкиСкачать
ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
НАНОТЕХНОЛОГИИ
Профессор Н.Г. Рамбиди
2. Что такое
нанотехнология?
Предпосылки
Николай Семенович Лесков
1831-1895
Левша (Сказ о тульском
косом левше и о стальной
блохе)
Последовательно
возрастающая степень
микроминиатюризации
Предпосылки
Станислав Лем 1921Научно-фантастический роман
«Непобедимый»
Странная механистическая цивилизация:
распределенная система,
децентрализованное управление, принцип
построения «снизу-вверх»,
самоорганизация
Предпосылки
Эрвин Шредингер 1887-1961 г.г.
«Что
такое жизнь с точки зрения физики»
Лекции, прочитанные в Тринити-Колледж
в Дублине в феврале 1943 г.
Изданы
в Москве в 1947 г.
Идея апериодического кристалла
«Мы полагаем, что ген или, может быть
целое хромосомное волокно, представляет
собой апериодическое твердое тело»
John von Neumann
Born:
Dec. 28, 1903
Budapest, Hungary
Died:
Feb. 8, 1957
John von Neumann
Quantum
Logic
Game Theory
Ergodic Theory
Hydrodynamics
Cellular Automata
Computers
Self Replicating Systems
Self replicating systems were first
proposed by John von Neumann in the 1940s.
His idea for a self replicating assembler has
been used by Drexler to develop a simple
system.
Figure 3: Drexler’s
Architecture for a Self
Replicating Assembler
(Ref. 2)
Father of ALife – John von
Neumann
Neumann’s Automata
Assumptions
Characteristics
Computation universality
Construction universality
29 states, 2D Cellular automata
Environment of infinite resources
Self Reproduction into identical copy
Input tape with data and instructions
Evolution explained as well
Significance – precursor to DNA discovery
Richard Feynman (1918-1988)
Shared Nobel Prize in Physics, 1965
Known also for his personality
“Surely You’re Joking, Mr. Feynman”
“What Do You Care What Other People Think?”
Unique combination
Theoretical physicist
Practical
Iconoclast
Grandfather of nanotechnology
“There’s Plenty of Room at the Bottom: An
Invitation to Enter a New Field of Physics”
Presented at the annual meeting of the
American Physical Society, 1959
Published in Caltech’s Engineering and
Science, 1960
Photo-reduction
What would it take to inscribe the
entire Encyclopedia Britannica
on the head of a pin?
Reduction in size by 25,000
Each dot would be the size of 1000 atoms
In 1959, it was known how to read
something that small.
Feynman argued that soon we would be
able to write that small.
Other forms of encoding
Represent each character (letter, number, etc.)
as a sequence of dots and dashes.
Represent dots with one kind of metal (125
atoms), dashes with another.
Store in 3 dimensions.
All human knowledge could be stored in a
piece of dust 1/200th of an inch wide!
Prediction: microcomputers
“There is nothing that I can see in the physical
laws that says the computer elements cannot
be made enormously smaller than they are
now.”
Predictions
“But I am not afraid to consider the final
question as to whether, ultimately – in the
great future – we can arrange the atoms the
way we want; the very atoms, all the way
down!” – Feynman, 1959
D.M. Eigler, E.K. Schweizer. Positioning single atoms with a
scanning tunneling microscope. Nature 344, 524-526 (1990).
Prediction: Year 2000
“In the year 2000… they will wonder why it
was not until the year 1960 that anybody began
seriously to move in this direction.”
Copyright © 1998 by Sidney Harris
K. Eric Drexler (1955-)
PhD, Molecular Nanotechnology, 1991
Books
+
+
+
Engines of Creation, 1986
Unbounding the Future, 1991
Nanosystems,1992
Father of nanotechnology
Founder and chairman,
Foresight Institute
Engines of Construction
Everything is made of atoms.
Millennia ago, we manipulated
trillions of trillions of atoms at
a time.
Throughout history, we’ve gotten
better at manipulating matter.
In the future, we’ll be able to
manipulate individual atoms.
What’s a machine?
“Any system, usually of rigid bodies, formed
and connected to alter, transmit, and direct
applied forces in a predetermined manner to
accomplish a specific objective, such as the
performance of useful work.”
Universal assemblers
Nanomachines able to build any legal
configuration of atoms
Once the first universal assembler is built, the
“two-week revolution” will begin.
Also universal disassemblers
Clean-up
Duplication
A hydrocarbon bearing
http://www.zyvex.com/nanotech/bearingProof.html
Neon pump
A proposal for a molecular
positional device
Swallowing the surgeon
...it would be interesting in surgery if
you could swallow the surgeon.
You put the mechanical surgeon
inside the blood vessel and it goes
into the heart and “looks” around.
... Other small machines might be
permanently incorporated in the
body to assist some inadequatelyfunctioning organ.
Richard P. Feynman, 1959
Nobel Prize for Physics,
1965
Респироцит:
углерод с решеткой алмаза.
5 миллилитров 50% раствора
заменяют по несущей
способности кислорода
всю кровь организма
(Роберт Фрейтас)
Лечебная процедура: инъекция
нескольких миллилитров раствора
(1-3 триллиона нанороботов)
Электромотор:
толщина ~100 мкм, шпиндель –углеродная
нанотрубка
Nanotechnology offers ...
possibilities for health, wealth,
and capabilities beyond most
past imaginings.
K. Eric Drexler
Кто и как определяет,
что такое нанотехнология
Что такое нанотехнология?
Что такое нанотехнология?
Что такое нанотехнология?
НАСА: разработка системы наноспутников
An Interdisciplinary Field of Research
Характерные особенности
нанотехнологии
Основные принципы
нанотехнологии
Предельная миниатюризация,
Распределенная структура,
Принцип построения системы «снизувверх»,
Самоорганизация
How cheap?
Potatoes, lumber, wheat and other agricultural
products are examples of products made using
a self replicating manufacturing base. Costs of
roughly a dollar per pound are common.
Molecular manufacturing will make almost
any product for a dollar per pound or less,
independent of complexity. (Design costs,
licensing costs, etc. not included)
Наночастицы
Наночастицы
Нанотехнология:
принципы «сверху-вниз» и «снизу-вверх»
Нанотехнология:
сборка на атомном уровне
Методы контроля
нано-изделий
Электронная микроскопия
Растровая электронная микроскопия
Зондовые методы контроля
микросхем
Сканирующие зондовые
методы
Оптическая сканирующая
микроскопия
Оптическая сканирующая
микроскопия
Оже-спектроскопия
Оже-спектроскопия
Оже-спектроскопия
Растровая оже-микроскопия
Еще раз о понятии
«нанотехнология»
Nanoscience and Nanotechnology
The nanoscale is not just another step towards miniaturization. It is a
qualitatively new scale where materials properties depend on size and
shape, as well as composition, and differ significantly from the same
properties in the bulk.
“Nanoscience” seeks to understand these new properties.
“Nanotechnology” seeks to develop materials and structures that exhibit
novel and significantly improved physical, chemical, and tribiological
properties and functions due to their nanoscale size.
The goals of nanoscience and nanotechnology are:
to understand and predict the properties of materials at the nanoscale
to “manufacture” nanoscale components from the bottom up
to integrate nanoscale components into macroscopic scale objects and
devices for real-world uses
Объекты или процессы, с которыми
приходится иметь дело нанотехнологии, - в
основном, сложные динамические системы.
Основная проблема – какие механизмы на
микро (меза) уровне приводят к
необходимому эффекту на макроуровне.
Поэтому принципы нанотехнологии, исходно
понимаемые как переход на атомномолекулярный уровень, применимы и к
сложным динамическим макро-системам.
В сущности, сегодня нанотехнология – не
только технология разработки и
производства изделий, но и способ
мышления, технология подходов к решению
сложных задач.
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
11
Размер файла
10 079 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа