Это не сюжет из фантастического романа, а уже без двух минут реальность. Несколько месяцев назад созданный китайскими инженерами крошечный, управляемый по команде робот смог вырезать надпись на кремниевом чипе размером в 2 квадратных микрона, а также проделать манипуляции с углеродным стержнем, диаметр которого составлял всего 100 нанометров.
Нанометр – это одна миллиардная часть метра или одна миллионная часть миллиметра. Такими размерами, которые с трудом может представить себе обыватель, оперирует одна из самых современных, точных и дорогостоящих отраслей - нанотехнология.
Впервые этот термин был введен в 1974 году японским физиком Норио Танигучи, который предложил называть им технологию производства механизмов и приборов размером менее одного микрона. А в 1981 году немецкие физики Герд Бинниг и Генрих Рорер создали т.н. «туннельный» микроскоп. Принцип работы этого устройства состоит в том, что сверхтонкая игла при помощи электрического напряжения «выдергивает» с поверхности вещества отдельный атом, переносит его и, поменяв знак напряжения, снова кладет на поверхность.
В 1986 году появился «атомно-силовой» микроскоп, который работает на силах межатомного взаимодействия, обеспечивающих притяжение между атомами. Дорога в наномир была открыта – и уже в 1989 году компания IBM написала свой логотип атомами ксенона.Подчеркнем – это самый нижний предел миниатюризации. Меньше уже некуда – разве что расщеплять на кирпичики атом и выстраивать из них непостижимые уму конструкции, но пока что для подобного современная наука просто не готова.
Сначала ученые экспериментировали исключительно ради теоретического интереса: выкладывали из атомов надписи и рисунки, строили из молекул геометрические фигуры, удивляя этим обывателей. При желании, они бы смогли даже построить макет Манхеттена, который бы поместился на острие иголки. Правда, все это было на уровне известной танцующей блохи – интересно, но… бесполезно. Поэтому финансисты активно подгоняли их к практическим разработкам.
В итоге нанотехнология условно разделилась на несколько подгрупп. Нанотехника занялась созданием конструкций и механизмов. Например, нанотрубок с толщиной стенок в два-три слоя молекул, а из подобных деталей – нанопоршни, нанодвигатели, наноманипуляторы и т.п. Наноэлектроника создавала наноэлектронные платы, переключатели, а в 1998 году голландский физик Сеез Деккер собрал из нескольких атомов нанотранзистор. Сейчас усилия ведущих институтов направлены на создание нанокомпьютера – его габариты будут исчисляться в несколько микрон, а возможно даже еще меньше.
Помимо того, что такой компьютер уже сам по себе вызывает огромный интерес и имеет большое будущее, он является ключом к созданию автономного наноробота – главной цели современных наноинженеров. Действительно, управлять каждым «малышом» по отдельности невозможно, особенно если они выполняют задание в недоступных местах, поэтому без собственных «мозгов» им не обойтись.
Правда, существует еще одна проблема – питание нанороботов. Создать для них нанобатарейки или наноаккумуляторы не проблема уже сейчас, но кто же будет их менять или подзаряжать? Поэтому для нанороботов разрабатываются особые нанодвигатели, или наногенераторы.
К числу первых, к примеру, относится самый настоящий двигатель внутреннего сгорания (с цилиндром, поршнем и коленчатым валом), в котором окисляются углерод или углеводороды. Однако он имеет недостаток – выделяет угарный газ, что недопустимо, если такой робот будет работать в организме человека.
Среди всевозможных наногенераторов интересна разработка инженера Жонг Лин Ванна из института Джорджии. Его генератор работает по принципу пьезоэлемента – ток вырабатывается при внешнем воздействии на торчащие из него многочисленные проводки из оксида цинка (200 нанометров в длину и 20 - в диаметре). По мнению создателя, такой генератор наиболее эффективно будет работать в организме человека, превращая таким образом мышечную энергию хомо сапиенса в электрическую для наноробота.
Довольно забавная разработка – чем-то напоминает сюжет из фильма «Матрица»! Впрочем, ученые божатся, что их творения никогда не поднимут манипулятор на человека – разве только в медицинских целях. И своей главной целью называют создание «нанороботов-врачей», которые будут запускаться в организм человека для лечения болезней, борьбы с вирусами или омоложения органов. Самой простой их задачей будет очистка сосудов от холестерина, распознавание и уничтожение раковых клеток. Самой сложной – восстановление больных зубов и сращивание переломов костей, ремонт ДНК-клеток человека, чтобы сдерживать старость и продлить жизнь до нескольких сот лет.
Другой сферой применения нанороботов, по прогнозам, станет промышленность и экология – миллиарды микроскопических «слесарей» будут латать дыры в газопроводах, собирать какие-то конструкции или, наоборот, разбирать старую технику. А американский физик Эрик Дрекслер предсказывает создание особых, уникальных нанороботов, названных им ассемблерами, которые смогут из отдельных атомов собирать самые сложные молекулы и буквально из воды и углекислого газа производить органику. Возможно, и наоборот – «разбирать» разлившуюся в море нефть на безопасные для экологии составляющие.
Впрочем, военные сразу сообразили, что полчища нанороботов (внешне их скопление будет напоминать слизь, облако тонкой пыли или туман) способны также «разобрать» и технику противника, а заодно и его солдат. Поэтому к созданию «нанотерминаторов» проявили самый живой интерес Пентагон и военные Китая. Причем первые нанороботы Поднебесной, как мы видим, уже способны резать. Конечно, «ножичек» китайского наноробота настолько мал, что не оставит и заметной для глаз царапины, однако если таких роботов будут триллионы?
Как произвести такое количество микроскопических «трудяг» или «солдат», тоже вопрос! И тут ученые ищут способ научить нанороботов саморазмножаться – то есть самостоятельно строить себе подобных из «подручных материалов», которыми как раз могут стать танки или корабли противника, а то и живые люди, чьи ткани можно переработать на пластик.
По сути, это будут почти самые настоящие живые организмы. Можно только представить себе, что произойдет, если они выйдут из-под контроля! Причем такой вариант развития событий уже предусмотрен, и среди разрабатываемых моделей нанороботов есть особая – для уничтожения себе подобных…