Линн Фостер - Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности

Вы помните, что я закончил лекцию «Внизу полным-полно места» обещанием приза в 1000 долларов тому, кто первый изготовит работающий электродвигатель с внешним управлением, объем которого не превышает 1/64 кубического дюйма. По тем временам сумма приза была довольно внушительной, но я был холостяком и не очень беспокоился о расходах. Помню, что когда позднее перед вступлением в брак я объяснял невесте свое невеселое финансовое положение, она удивилась и сказала, что не рассчитывала на многое, но и не представляла таких сложностей. Уже после свадебного путешествия я вдруг вспомнил, что обещал еще тысячу долларов за крошечный моторчик. Боюсь, что жена надолго потеряла доверие к моим способностям управлять семейным бюджетом вообще, выслушав в робкие объяснения по этому поводу.

Сейчас, когда я вынужден заботиться о семье и думать о том, как заплатить за уроки верховой езды для дочки и обучение сына в колледже, я не могу, при всем желании, обещать такие призы за достижения в создании микроскопических изделий. К счастью, мистер Мак-Леллан сказал, что изготовил двигатель не ради приза, а всего лишь из желания принять вызов и решить интересную техническую головоломку.

Изготовив конструкцию с двигающимися частями, можно заставить их перемещаться под воздействием электростатических сил. Внешнее управление может осуществляться по микропроводам (формирование которых, кстати, давно освоено производителями полупроводниковой техники), которые могут быть присоединены к компьютеру для полной автоматизации и точности управления. Таким образом, практически мы можем уже сейчас заняться изготовлением микроскопических роторов, двигателей и других электромеханических устройств.

20.4. Какое применение могут иметь эти малые машины?

Я уже говорил, что не представляю толком, каким образом эти крошечные машины могут применяться на практике. Я много думал на эту тему и хочу предложить некоторые разумные (или хотя бы частично разумные) ответы, а вы попробуйте оценить их здраво. Предположим, человек находится в замкнутом помещении и может открывать или закрывать окошко, пользуясь, например, какой-то рукояткой. Физики прекрасно знают эти устройства и называют их оптическим затвором или светоклапанным устройством. Размещая такие крошечные затворы по всему помещению, можно легко сконструировать масштабное устройство, которое создает светом требуемые картины или изображения. Снабдив систему блоком быстрого электронного управления процессов переключения изображений, мы фактически можем создавать телевизионное изображение по всему помещению. Я вовсе не настаиваю, что предлагаемая мною система телевидения имеет ценность, а лишь вношу предложение. Кстати, я лично вижу мало толку в расширении возможностей телевидения вообще, потому что обычно его роль сводится к рекламе какой-то ерунды, например, туалетной бумаги.

Более серьезным мне кажется возможность использования микроскопических устройств для непрерывной и автоматической очистки поверхностей, что в некоторых случаях может иметь важное техническое значение.

Возможно, кому-то покажется привлекательной идея снабдить такие устройства острыми режущими инструментами (типа сверл) для обработки поверхности, но мне она представляется неразумной по целому ряду причин. Прежде всего, можно вспомнить, что вещество на очень малых масштабах может обладать удивительной прочностью, так что любое микроскопическое режущее устройство окажется бесполезным и грубым. Атомарные силы могут оказаться столь сильными, что режущее устройство придется постоянно затачивать. Кроме того, в процессе любого «бурения» на атомарном уровне пропадают преимущества индивидуального характера использования описываемых машин (я хочу сказать, что множество микроскопических сверл всегда разумнее заменить одним сверлом крупного размера). В целом следует признать, что в качестве инструментов такие машинки имеют мало перспектив, особенно для обработки твердых поверхностей. Наиболее интересным в применении микроустройств (если, разумеется, мы придумаем им какое-то применение) выступает возможность их дифференцированного использования в различных условиях.

Одна из абстрактных возможностей, реализации которой я тоже пока не вижу, состоит в том, чтобы микромашины проверяли качество электронных соединений в компьютерных сетях. Было бы просто замечательно, если бы будут заранее «запускать» микророботов в те участки чипов, где они могли бы сами создавать нужные контакты и соединения. Возможно, для удобства нам следовало бы проектировать внутри схем какую-то систему передвижения (шестеренки или зубчатые передачи) для таких роботов?

Читать дальше