Введение в нанотехнологию

Нанотехнология, включая её различные направления, приобретает всё большее мировое признание как наука будущего. Она имеет огромное значение для экономики Германии как ключевая и межотраслевая дисциплина. Конкурентноспособность продукции таких важных отраслей промышленности, как: автомобильная, химическая, фармацевтическая, отраслей информационной техники и оптики будет во многом зависить от уровня освоенности «нанокосмоса». Нанотехнология открывает новые шансы на рынке, реализуя незначительные, но более быстрые, более производительные и более «интеллигентные» системные компоненты для новых продуктов со значительно усовершенствованными и частично полностью новыми свойствами и функциями. Хотя, на сегодняшний день, уже многие продукты с нанотехнологическими компонентами представлены на рынке, большая часть нанотехнологических достижений будет внедрена в продукты только через несколько лет и даже десятилетий.

По оценкам ДГ- банка, рынок нанотехнологий, который в 2001 году всемирно занимал объём в 54 миллиарда евро, достигнет в 2010 году 220 миллиардов евро.

Изображение 1: Развитие рынка нанотехнологий

С открытием новых возможностей для исследований отдельных составных элементов материи, а также с растущим пониманием самоорганизации этих элементов, началось всемирное индустриальное освоение новых наноразмерных измерений.
Чисто геометрически приставка «Нано» («нанос» по-гречески - карлик) означает область измерения, которая в 1000 раз меньше той, шкала которой лежит в микроразмерах. ( 1 нанометр соответствует одной миллионной части миллиметра ). Освоение этой наноразмерности достигается как в результате применения новых инструментов и методов физики, разрабатываемых с целью дальнейшего уменьшения существующей микросистемы, так и в результате использования плана построения живой и неживой природы для самоорганизующегося устройства материи. Только в том случае, если удастся полностью овладеть этим атомарным и молекулярным измерением, появятся условия для долгосрочного оптимирования свойств продуктов в области энергетической техники ( топливные элементы, батареи, солярные элементы, газовые аккумуляторы и многое другое ), техники по защите окружающей среды ( кругообороты материалов, устранение и утилизация отходов и многое другое ), информационной техники ( сверхкомпактные носители информации, мощные процессоры и другое), а также в области здоровья и процессов старения. Наряду с инновационными аспектами, важно при этом - создание новых рабочих мест в Германии и сохранение уже имеющихся в условиях глобальной конкуренции. В нанотехнологии речь идёт прежде всего об использовании новых функций, которые с одной стороны базируются на геометрической размерности, а с другой на специфических особенностях наноструктуры материала. Cвойства наносистем обсуждаются прежде всего с позиции технологических возможностей, а не с позиции специальных целей информационной техники или естественных наук.
Между тем, достигнутый инновационный темп при освоении наноразмерности, привёл к тому, что физические основы находятся ещё в процессе дальнейшего исследования, в то время как первые группы продуктов достигли мировых рынков и завоевали успехи, которые объясняются наноразмерной структурой, выполняющей новые макроскопические функции.
С целью генерирования наносистем были выбраны два пути исследования и развития, которых придерживаются соответствующие дисциплины:

с одной стороны, была предпринята попытка понять процессы, протекающие в живой природе и полученные отсюда знания использовать для разрешения технических вопросов (растущее понимание самоорганизующихся структур и отдельных функциональных единиц нашло своё специальное применение в области естественнонаучного исследования и при разработке новых материалов);

с другой стороны, в неживой природе был начат путь в наноразмерность в результате постоянного уменьшения структуры и основных элементов новых материалов. Полученные этими методами знания внесли существенный вклад в развитие электроники, оптической электроники и сенсорики.

Индустриальный успех нанотехнологии лежит в сочетании отчасти искуственно, а отчасти эволюционно развиваемых методов, с целью обеспечения как высокой производительности, так и достаточного воспроизводства. Значительный инновационный потенциал «Нано-мира» эксперты видят в комбинации двух представленных выше путей развития. Таким образом, теперь необходим новый, ориентированный на инновацию подход, который соответствует междисциплинарному характеру нанотехнологии.

Так как технологии объяснения и целевого влияния на план построения живой и неживой материи в настоящее время признаны принципиально реализуемыми, эксперты очень высоко оценивают будущие инновационные продукты и сравнивают их по своей значительности с такими открытиями, как изобретение транзистора и интегральных схем.
Нанотехнологии придают отчасти даже эпохальное значение, так как она, обладая междисциплинарным и межотраслевым механизмом действия, вносит значительный вклад в непрерывное развитие не только микроэлектроники, но и других областей высоких технологий.

Достижение в недалёком будущем определённых критериев атомарного и молекулярного контроля макроскопических свойств продуктов в идеальном состоянии является, как для производителя, так и для потребителя очень увлекательным, а овладение ими в условиях мировой конкуренции является решающим фактором успеха. Именно поэтому предполагается значительное влияние нанотехнологии на товарные рынки и рынки труда 21 века.