В современном мире применение нанотехнологий присутствует во всех областях жизнедеятельности человека, и представить технический прогресс без внедрения в практику высоких технологий невозможно, фактически это рычаг, для получения политического, финансового и военного превосходства страны.

Прежде чем говорить о применении нанотехнологий разберемся, что обозначает этот термин. Строго говоря, определение нанотехнологии включает несколько критериев:

• Проведение исследований и разработка технологий на макромолекулярном, молекулярном и атомном уровне с величиной частиц от 1 до 100 нанометров (нм).
• Изобретение и применение структур, устройств и систем, обладающих новыми свойствами и функциями за счет их малых размеров.
• Контроль созданных объектов и возможность управлять ими на уровне отдельно взятого атома.

Области применения нанотехнологий

Применение нанотехнологий в промышленности

Самые масштабные нано разработки, в первую очередь, связаны с использованием инновационных технологий в промышленности. Ставка сделана на специальные нанодобавки, содержащие микрочастицы, которые позволят улучшить или изменить свойства традиционных материалов:

• Повышение износоустойчивости
• Защита от коррозии
• Жароустойчивость
• Повышение твердости
• Повышение прочности
• Уменьшение массы конструкций
• Жидкие и твердые смазки для уменьшения трения

Применение нанотехнологий в машиностроении может быть использовано для производства:

• Режущего инструмента из сверхтвердого материала
• Станков для изготовления деталей, сконструированных из наноматериалов
• Сверхвысокопрочных пружин
• Синтеза многофункциональных нанокерамических покрытий

Говорить о применении нанотехнологий в промышленности можно много, особенно если заглянуть в микромир и попытаться представить что происходит и как работают наночастицы.

Применение нанотехнологий в электронике

Одной из важнейших задач в электронике является замена материалов элементарной базы (возможности материалов исчерпываются) электроники на наноматериалы, то есть использование материалов с внедренными в их молекулярную структуру наночастицами.

Это позволит намного расширить возможности электронной техники, улучшить ее качество при неизменных, либо меньших размерах:

• Увеличение объема хранения энергии. Можно использовать длительное время без подзарядки телефоны, андроиды, планшетники, компьютеры
• Увеличение объема хранимой информации на электронных устройствах.
• Уменьшение размеров транзисторов за счет увеличения проводимости материалов, из которых они изготовлены.

В скором будущем в электронике ожидается создание сверхбыстродействующих компьютеров и даже нейрокомпьютеров с рекордной производительностью.

Нанотехнологии в сельском хозяйстве

Нанотехнологии в сельском хозяйстве имеют большие перспективы: используя наноингибиторы (наномедь, наносеребро):

• в молочной продукции можно регулировать процессы брожения и скисания молока,
• применять при дезинфекции сельскохозяйственных помещений и инструментов,
• при упаковке и хранении продуктов (яблок, груш…).

В животноводстве и птицеводстве нанотехнологии используют при добавлении в корм нанодобавок, которые стимулируют рост животных, повышают их стрессо и иммуноустойчивость к заболеваниям. Наночастицы железа и других микроэлементов повышают продуктивность скота.

Сельское хозяйство интенсивно развивается в сфере генной инженерии. Ученые и селекционеры используют ДНК-технологии, которые позволяют найти гены, связанные с важными хозяйственными признаками:

• Устойчивость к инфекционным болезням
• Сопротивляемость стрессам
• Носительство генов, ответственных за генетические аномалии (в частности уродства, наследственные заболевания).

По сути, вся молекулярная биология есть нанобиотехнология. Основное назначение нанобиотехнологии – создание устройств с использованием биологических макромолекул, которые будут управлять биологическими системами и процессами. Важнейшее качество биологических молекул – способность к самосборке в наноструктуры, например, липиды (жиры) способны самостоятельно объединятся и формировать жидкие кристаллы

Суперсовременное направление в растениеводстве – создание нетоксичного наногербицида, который защитит культурные растения от насекомых-вредителей и сорняков.

Приведенные примеры позволяют предположить, что применение нанотехнологий, как в ближайшем, так и отдаленном, будущем будет стремительно развиваться. К средине столетия промышленность полностью перейдет от тривиальных методов работы к использованию молекулярных роботов, которые будут конструировать устройства и материалы непосредственно из молекул и атомов.

В сельском хозяйстве бионанороботы смогут осуществлять биохимические реакции, которые происходят в организме животных и растений, но значительно быстрее. Можно предположить, что длинные пищевые цепи сведутся к трем звеньям: почва – углекислый газ – молоко.