Связанные понятия
Фото́ника — дисциплина, занимающаяся фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими сигналами, а также созданием на их базе устройств различного назначения.
Материаловедение (от рус. материал и ведать) — междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов как в твёрдом, так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся: структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих...
Наноэлектроника — область электроники, занимающаяся разработкой физических и технологических основ создания интегральных электронных схем с характерными топологическими размерами элементов менее 100 нанометров.
Наноматериал ы — материалы, созданные с использованием наночастиц и/или посредством нанотехнологий, обладающие какими-либо уникальными свойствами, обусловленными присутствием этих частиц в материале. К наноматериалам относят объекты, один из характерных размеров которых лежит в интервале от 1 до 100 нм.
Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.
Упоминания в литературе
Возможность манипулирования отдельными атомами впервые была высказана лауреатом Нобелевской премии Р. Фейнманом в лекции: «Внизу полным-полно места. Приглашение в новый мир физики», прочитанной 29 декабря 1959 г. [1]. Термин «nanotechnology» (нанотехнология) был введен японским профессором Норио Танигучи в 1974 г. в докладе «Об основной концепции
нанотехнологии » [2]. С практической точки зрения под термином «нанотехнология» удобно рассматривать совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы макромасштаба. Понятие «наноматериалы» было определено Г. Тлейтером в 1981 г. [3]. Наноматериалы включают в себя группу различных материалов (наноструктурные, нанофазные, нанопористые, нанокомпозитные и т. д., а также нанопорошки, нанотрубки, нанокапсулы, нановолокна, нанопленки и т. д.). Характерным признаком таких наноматериалов является наличие в них основных структурных элементов (кристаллитов, пор, волокон, слоев и т. п.), величина которых, по крайней мере хотя бы в одном измерении, не превышает так называемого нанотехнологического предела – 100 нм [4]. Отдельной строкой из-за их широкого распространения можно выделить такие наноматериалы, как фуллерены и углеродные нанотрубки, иногда их называют нанообъектами. Впрочем, этот термин подходит также и к нанотрубкам вообще, и к нанокапсулам, и частично к нановолокнам. Следует отметить, что круг наноматериалов до сих пор расширяется. В 2004 г. был получен графен. Поиск новых наноматериалов идет и будет продолжаться.
Выводы: Экспериментальные исследования последнего десятилетия показали, что развитие
нанотехнологий , нацеленных на производство и использование твердых нанодисперсных веществ, тормозится из-за недостатка информации о закономерностях их поведения в техногенных и природных системах. Для обычных материалов известно множество методов определения их структуры и свойств. Однако для наноструктурированных материалов этими методами нельзя определить атомный порядок с высокой точностью («наноструктурная проблема») и, соответственно, структурно-чувствительные характеристики материала, а также классические корреляции состав – структура – свойство. Решение этих вопросов, связанных как с существующими проблемами невоспроизводимости свойств наноматериалов, так и с трудностями их сертификации, возможно, будет найдено с развитием нанометрологии.
Наиболее наглядный пример решения первой проблемы – разработки по созданию материалов с заданными свойствами (фиксированными параметрами по термической и коррозийной устойчивости, тепло – и электропроводности, вязкости, упругости, устойчивости к механическим и электромагнитным нагрузкам и др.). К настоящему времени производство материалов с заданными свойствами осваивает особо претенциозные типы материалов с их «эксклюзивной» привязкой к несерийным объектам в области архитектуры, приборо – и машиностроения, химических производств,
нанотехнологий , медико-биологических комплексов и др. Практически все программы инновационного и научно-технического развития современных государств включают направление под названием «Новые материалы». В частности, в Государственной программе инновационного развития Республики Беларусь на 2011–2015 гг. в качестве конкретизации данного приоритетного направления отмечено «создание и производство материалов, обеспечивающих повышение прочности узлов и агрегатов на 20–25 процентов, эксплуатационных характеристик на 10–30 процентов, увеличение срока службы изделий на 10–15 процентов, обеспечение импортозамещения до 50 процентов от потребности по стекломатериалам, биосовместимым, композиционным и полимерным материалам… по направлению "новые материалы" предусматривается создание производств:
Сегодня данные технологии не могут развиваться и реализовываться вне развитых коммуникационных сетей генерации и социализации интеллектуального ресурса человечества. Пятый и последующий технологические уклады представляют собой не что иное, как конвергентную модель современной технологической картины мира, интегрально включающей в себя, с одной стороны, новейшие технологии (биотехнологии,
нанотехнологии , информационные технологии и др.), полученные в рамках развития фундаментального теоретического знания, и, с другой стороны, коммуникационные технологии, которые, в свою очередь, представлены всеми известными средствами и формами социальной коммуникации.
Осознание остроты проблем перехода российской экономики на инновационный путь развития отчетливо проявилось на Международном форуме в Дубне и Москве «Инновации. СНГ. Будущее» (2012 г.)[30]. Участники форума обсуждали возможности консолидация усилий в области развития инноваций представителей научного, образовательного и бизнес-сообществ на пространстве СНГ, и готовность экономических субъектов и правительственных органов России и других стран в развитии инновационного сотрудничества. Предполагалось, что итогом форуму станет концептуальные положения модели управления инновациями на постсоветском пространстве. Как подчеркнул руководитель форума А. Рузаев[31], следует опираться на опыт Объединенного института ядерных исследований и разработки отечественного Международного инновационного центра
нанотехнологий СНГ. Российские ученые и менеджеры инноваций знают, что собой представляет опыт и модель управления инновациями в Европе, которая, как нам кажется, по ментальности ближе к России и к странам СНГ. Следует обозначить те особенности и те характерные черты, которые свойственны моделям управления инновациями в Европе, в СНГ, в России.
Развитие
нанотехнологий требует от разработчика углубленных знаний физики, математики, информационных технологий. Инженер не может отказаться от математического моделирования, а программист, работающий в радиотехнической промышленности, обязан знать физические основы работы электронных устройств.
формирование рынка
нанотехнологий , переход от микроэлектроники к нано- и оптоэлектронике как новому ядру информационных технологий.
Связанные понятия (продолжение)
Ла́зерная фи́зика или фи́зика ла́зеров — раздел физики, который занимается теорией работы лазеров и их применением в научных исследованиях, промышленности, биологии, медицине, информатике и для решения других задач. Лазерная физика соединяет в себе такие разделы физики как квантовая электроника, нелинейная оптика и квантовая оптика.
Фундаментальная наука — область познания, подразумевающая теоретические и экспериментальные научные исследования основополагающих явлений (в том числе и умопостигаемых) и поиск закономерностей, руководящих ими и ответственных за форму, строение, состав, структуру и свойства, протекание процессов, обусловленных ими; — затрагивает базовые принципы большинства гуманитарных и естественнонаучных дисциплин, — служит расширению теоретических, концептуальных представлений, в частности — детерминации идео...
Физика полупроводников — раздел физики твёрдого тела, посвященный изучению особенностей физических свойств полупроводников и происходящих в них физических явлений. Предметом изучения являются структурные, электрофизические, оптические свойства полупроводников, многие из которых используются при создании полупроводниковых приборов. Методы получения и модификации свойств полупроводников относятся к разделу полупроводникового материаловедения.
Прикладная физика — комплекс научных дисциплин, разделов и направлений физики, ставящих своей целью решение физических проблем для конкретных технологических и практических применений. Их важнейшей характеристикой является то, что конкретное физическое явление рассматривается не ради изучения, а в контексте технических и междисциплинарных проблем. «Прикладная» физика отличается от «чистой», которая концентрирует своё внимание на фундаментальных исследованиях. Прикладная физика базируется на открытиях...
Фи́зика пла́змы — раздел физики, изучающий свойства и поведение плазмы, в частности, в магнитных полях. Плазма рассматривается как неструктурированная квазинейтральная система из большого числа заряженных частиц с коллективной динамикой.
Микроэлектроника — это подраздел электроники, связанный с изучением и производством электронных компонентов с геометрическими размерами характерных элементов порядка нескольких микрометров и меньше.
Нанофотоника — раздел фотоники, изучающий физические процессы, возникающие при взаимодействии фотонов с нанометровыми объектами.
Фи́зика твёрдого те́ла — раздел физики конденсированного состояния, задачей которого является описание физических свойств твёрдых тел с точки зрения их атомного строения. Интенсивно развивалась в XX веке после открытия квантовой механики. Развитие стимулировалось широким спектром важных задач прикладного характера, в частности, развитием полупроводниковой техники.
Оптоэлектроника — раздел электроники, занимающийся вопросами использования оптических и электрических методов обработки, хранения и передачи информации. Его предметная область охватывает теоретическое исследование взаимодействия электромагнитных полей оптического диапазона (с частотами 3×1011 — 3×1017 или длинами волн 1 нм — 1 мм) с электронами в твёрдых телах и других субстанциях. Помимо этого она включает в себя прикладные принципы создания оптоэлектронных приборов, которые функционируют на основе...
Я́дерная фи́зика — раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции).
Я́дерный магни́тный резона́нс (ЯМР) — резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, на частоте ν (называемой частотой ЯМР), обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер.
Спинтроника (спиновая электроника) — раздел квантовой электроники, занимающийся изучением спинового токопереноса (спин-поляризованного транспорта) в твердотельных веществах, и соответствующая инженерная область. В устройствах спинтроники, в отличие от устройств обычной электроники, энергию или информацию переносит не электрический ток, а ток спинов.
Хими́ческая фи́зика — наука о физических законах, управляющих строением и превращением химических веществ.
Биоинженерия или биологическая инженерия — направление науки и техники, развивающее применение инженерных принципов в биологии и медицине.
Химическая кинетика или кинетика химических реакций — раздел физической химии, изучающий закономерности протекания химических реакций во времени, зависимости этих закономерностей от внешних условий, а также механизмы химических превращений.
Наноструктура (англ. nanostructure) — совокупность наноразмерных объектов искусственного или естественного происхождения, свойства которой определяются не только размером структурных элементов, но и их взаимным расположением в пространстве.
Масс-спектрометрия (масс-спектроскопия, масс-спектрография, масс-спектральный анализ, масс-спектрометрический анализ) — метод исследования вещества, основанный на определении отношения массы к заряду ионов, образующихся при ионизации представляющих интерес компонентов пробы. Один из мощнейших способов качественной идентификации веществ, допускающий также и количественное определение. Можно сказать, что масс-спектрометрия — это «взвешивание» молекул, находящихся в пробе.История масс-спектрометрии...
Углеродная нанотрубка (сокр. УНТ) — это аллотропная модификация углерода, представляющая собой полую цилиндрическую структуру диаметром от десятых до нескольких десятков нанометров и длиной от одного микрометра до нескольких сантиметров (при этом существуют технологии, позволяющие сплетать их в нити неограниченной длины), состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку графеновых плоскостей.
Подробнее: Углеродные нанотрубки
Научное исследование — процесс изучения, эксперимента, концептуализации и проверки теории, связанной с получением научных знаний.
Координационная химия — раздел химии, в котором изучаются химические соединения, состоящие из центрального атома (или иона) и связанных с ним молекул или ионов — лигандов.
Компьютерная модель (англ. computer model), или численная модель (англ. computational model) — компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере, суперкомпьютере или множестве взаимодействующих компьютеров (вычислительных узлов), реализующая представление объекта, системы или понятия в форме, отличной от реальной, но приближенной к алгоритмическому описанию, включающей и набор данных, характеризующих свойства системы и динамику их изменения со временем.
Подробнее: Компьютерное моделирование
Квантовая электроника — область физики, изучающая методы усиления и генерации электромагнитного излучения, основанные на использовании явления вынужденного излучения в неравновесных квантовых системах, а также свойства получаемых таким образом усилителей и генераторов и их применения в электронных приборах.
Фотохи́мия — часть химии высоких энергий, раздел физической химии — изучает химические превращения (химия возбужденных состояний молекул, фотохимические реакции), протекающие под действием света в диапазоне от дальнего ультрафиолета до инфракрасного излучения.
Физи́ческая хи́мия (часто в литературе сокращённо — физхимия) — раздел химии, наука об общих законах строения, структуры и превращения химических веществ. Исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов физики. Наиболее обширный раздел химии.
Технология (от др.-греч. τέχνη — искусство, мастерство, умение; λόγος — «слово», «мысль», «смысл», «понятие») — совокупность методов и инструментов для достижения желаемого результата; в широком смысле — применение научного знания для решения практических задач. Технология включает в себя способы работы, её режим, последовательность действий.
Науки о Земле (геонауки или геономия) — науки, изучающие планету Земля (литосферу, гидросферу и атмосферу), а также космическое пространство вокруг Земли. Изучение Земли служит моделью для исследования других планет земной группы.
Ядерная инженерия — это ветвь инженерии, связанная с применением пробоя (деления), а также слияния атомных ядер и другими операциями в субатомной физике, базирующаяся на ядерной физике. В субполе ядерной физики, это в частности включает взаимодействие и поддержку систем и компонентов, таких как ядерные реакторы, ядерные электростанции и/или ядерное оружие. Поле деятельности включает в себя также медицину и применяется в (особенно ионизирующей) радиации, ядерной безопасности, тепловом транспорте...
Фи́зика высо́ких эне́ргий — раздел физики элементарных частиц, изучающий взаимодействия элементарных частиц и/или ядер атомов при энергиях столкновения, существенно выше, чем массы самих сталкивающихся частиц (см. Эквивалентность массы и энергии).
Высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП, Высокотемпературные сверхпроводники или Высокие-Tc) — сверхпроводимость при относительно больших температурах. Исторически граничной величиной является температура в 30 К, однако ряд авторов под ВТСП подразумевает сверхпроводники с критической температурой выше точки кипения азота (77 К или −196 °C).
Биоорганическая химия — наука, которая изучает связь между строением органических веществ и их биологическими функциями. Объектами изучения являются биологически важные природные и синтетические соединения, такие как биополимеры, витамины, гормоны, антибиотики, феромоны, сигнальные вещества, биологически активные вещества растительного происхождения, а также синтетические регуляторы биологических процессов (лекарственные препараты, пестициды и др.). Как самостоятельная наука сформировалась во второй...
Ядерная химия — часть химии высоких энергий, раздел физической химии — изучает ядерные реакции и сопутствующие им физико-химические процессы, устанавливает взаимосвязь между физико-химическими и ядерными свойствами вещества. Часто под ядерной химией подразумевают области исследования радиохимии (иногда как её раздел) и радиационной химии. Это разные науки, но ядерная химия является для них теоретическим фундаментом. Термин ядерная химия даже в настоящее время не является общепринятым по причине того...
Хими́ческая технология — наука о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов...
Физика ускорителей — раздел физики, изучающий динамику частиц в ускорителях, а также многочисленные технические задачи, связанные с сооружением и эксплуатацией ускорителей частиц.
Теоретическая химия — раздел химии, в котором главное место занимают теоретические обобщения, входящие в теоретический арсенал современной химии, например, концепции химической связи, химической реакции, валентности, поверхности потенциальной энергии, молекулярных орбиталей, орбитальных взаимодействий, активации молекул и др. методами физики и математики. Теоретическая химия объединяет принципы и представления, общие для всех ветвей химической науки. В рамках теоретической химии происходит систематизация...
Радиохи́мия (от лат. radius — «луч») — область химии, изучающая химию радиоактивных изотопов, элементов и веществ, законы их физико-химического поведения, химию ядерных превращений и сопутствующих им физико-химических процессов. Термин «радиохимия» был впервые введен английским химиком Александром Камероном в 1910 г. Определяющим принципом радиохимии как науки является зависимость качественных изменений радиоактивных изотопов от изменения количественного состава ядра.
Химия полимеров — раздел химии, в котором изучаются химические свойства полимеров. Делится на разделы: физическая химия полимеров, структурная и т. д.
Систе́мная биоло́гия — междисциплинарное научное направление, образовавшееся на стыке биологии и теории сложных систем, ориентированное на изучение сложных взаимодействий в живых системах. Впервые термин используется в статье 1993 года авторов W. Zieglgänsberger и TR. Tölle . Широкое распространение термин «системная биология» получил после 2000 года.
Радиобиология , или радиационная биология — наука, изучающая действие ионизирующих и неионизирующих излучений на биологические объекты (биомолекулы, клетки, ткани, организмы, популяции). Особенностью этой науки является строгая измеряемость воздействующего фактора, что обусловило развитость математических методов исследования. Другой особенностью радиобиологии является востребованность её прикладных приложений — в медицине и в радиационной защите.
Физи́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий оптические явления, выходящие за рамки приближения геометрической оптики. К таким явлениям относятся дифракция, интерференция света, поляризационные эффекты, а также эффекты, связанные с распространением электромагнитных волн в нелинейных и анизотропных средах.
Электрохи́мия — раздел химической науки, в котором рассматриваются системы и межфазные границы при протекании через них электрического тока, исследуются процессы в проводниках, на электродах (из металлов или полупроводников, включая графит) и в ионных проводниках (электролитах). Электрохимия исследует процессы окисления и восстановления, протекающие на пространственно-разделённых электродах, перенос ионов и электронов. Прямой перенос заряда с молекулы на молекулу в электрохимии не рассматривается...
Управляемый термоядерный синтез (УТС) — синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который, в отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерных взрывных устройствах), носит управляемый характер. Управляемый термоядерный синтез отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжёлых ядер получаются более лёгкие ядра. В основных ядерных реакциях, которые планируется использовать...
Прикладнáя нау́ка — свод знаний, в которых исследования и открытия имеют непосредственную, прямую ориентацию на практику; это науки, обеспечивающие разработку новых технологий, а именно: алгоритмов действия для получения желаемого продукта.
Полиме́ры (от греч. πολύ — много и μέρος — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико (в ином случае соединение будет называться олигомером). Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы...
Полупроводники ́ — материалы, по удельной проводимости занимающие промежуточное место между проводниками и диэлектриками, и отличающиеся от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводников является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.