|
Для исследования наномасштабных явлений в материалах и устройствах надо иметь более точное представление об электрических, магнитных и фотонных взаимодействиях в этом масштабе расстояний. Нужно использовать все существующие экспериментальные, теоретические и модельные подходы, а также разрабатывать новые методы описания и анализа наноустройств и их отдельных компонентов. В частности, необходимо дальнейшее развитие методов трехмерной электронной микроскопии и атомной спектроскопии.
Можно полагать, что в ближайшее десятилетие будут развиты методы интеграции полупроводниковых, магнитных и фотонных наноустройств на молекулярном уровне в функциональные сети и чипы.
С наноэлектроникой и наноустройствами связаны многие современные биотехнологические методы. Наноустройства будут содержать биологические компоненты, а биологические системы будут изучаться и регулироваться наноэлектронными устройствами, нанозондами и датчиками. Следует ожидать значительного прогресса в развитии наномеханических и нанобиомеханических систем, которые по своим характеристикам будут существенно отличаться от соответствующих макроскопических объектов.
Важное значение наноустройства могут иметь в космической технике, где их применение должно обеспечить точность измерений и манипулирования в диапазоне от микрометров до миллиметров. Некоторые наноустройства такого типа могут найти применение в боевых условиях, в качестве датчиков и приборов наблюдения за оперативной обстановкой.
И наконец, большое значение имеет создание нанометровых устройств для манипулирования другими наноразмерными объектами и их обработки, т. е. для выполнения тех операций, которые сейчас осуществляются при помощи СТМ и АСМ. Первым шагом на пути создания таких устройств должно стать введение нанометровых электронных устройств управления в микромашины.
В области информационных технологий наноустройства играют двоякую роль: они одновременно требуют развития новой архитектуры систем обработки информации и способствуют ему. В качестве первых примеров смены парадигм в архитектуре вычислительных систем можно привести идеи квантовых вычислительных устройств, клеточных автоматов на квантовых точках, молекулярной электроники и вычислений с использованием цепей ДНК. Архитектура таких вычислительных систем принципиально изменяет типы задач, которые могут быть решены с помощью информационных технологий. Эффективное внедрение новых типов архитектуры вычислительных систем потребует разработки новых типов наноустройств.
Изменением парадигмы развития можно назвать появление квантованных магнитных дисков, однофотонных систем, позволяющих повысить эффективность оптических коммуникационных устройств, наномеханических систем, широкого класса структур и устройств интерактивного типа, в которых объединены биологические и небиологические объекты, нанокомпонентов для создания более экономной архитектуры обычных цепей". В последнее время значительно расширились исследования наноустройств с наноразмерными соединениями и молекулярными логическими элементами, а также были предложены новые принципы работы таких устройств (например, спиновая электроника).
 |
Во многих случаях изучение и изготовление наноустройств требует использования сложной и дорогой аппаратуры, поэтому инфраструктура должна обеспечивать доступ исследователей к такой аппаратуре, а также быстрое изготовление прототипов проектируемых устройств. Кроме того, важно, чтобы результаты исследований получали оценку специалистов по традиционным научным дисциплинам. Поэтому следует учредить такие программы, которые облегчают и ускоряют обмен результатами, достигнутыми в разных областях науки.
Создание наноустройств и наносистем представляет собой одну из сложнейших задач нанотехнологии, для решения которой необходимо изучить фундаментальные закономерности, разработать методы синтеза соответствующих материалов, применить синтезированные материалы для изготовления функционирующих устройств и интегрировать такие устройства в работающие системы. Поэтому для успеха таких исследований и разработок потребуется их существенное финансирование в течение длительного времени. Есть устойчивое мнение о необходимости финансирования отдельных исследователей, равно как и о структурированной поддержке междисциплинарных групп.
Приоритетами в организации исследований и их поддержке являются:
- Развитие новых систем и архитектур для выполнения заданных функций.
- Изучение систем сопряжения и встраивания наноструктур в устройства и системы.
- Многомасштабное и многофакторное моделирование и имитация поведения сложных наноструктур.
- Организация финансовых консорциумов или центров для поддержки работ в перечисленных выше направлениях, с вертикальными и горизонтальными (междисциплинарными) взаимодействиями как в организации исследований, так и в производстве прототипов.
- Развитие системного подхода в исследовательских и образовательных программах по нанотехнологии.
Специальные смазки на основе нанотехнологий
|
