Что такое индустрия нанотехнологий?

Индустрия нанотехнологий является междисциплинарной областью исследований и разработок в большинстве наук о жизни и физике. Молекулярная нанотехнология с 2011 года в основном сосредоточена на разработках в четырех ключевых секторах медицины, военных систем, энергетики и компьютерных наук, хотя исследования могут касаться практически любой области промышленного или коммерческого интереса. Основное внимание в бизнес-моделях нанотехнологических компаний в начале XXI века уделяется материаловедению, а также системам создания и доставки фармацевтических препаратов. Это связано с тем, что создание уникальных химических и материальных структур проще в разработке, чем более зрелые нанотехнологии будущего, которые будут уделять все больше внимания автономным, самовоспроизводящимся машинам, созданным для выполнения конкретных задач.

Поскольку индустрия нанотехнологий может иметь невероятно широкую основу и вносить усовершенствования в материалы и функционирование оборудования практически в любой процесс, образование в области нанотехнологий должно пытаться передать понимание многих исследовательских областей. Это часто приводит к тому, что специалисты в определенных областях, таких как физика, химия или кристаллография, проходят перекрестное обучение в таких областях, как микробиология и электротехника, чтобы они могли работать в других дисциплинах, чтобы полностью понять процессы, которые действуют на молекулярном уровне. Новые студенты в области нанотехнологий должны получить фундаментальное понимание нескольких областей человеческих знаний. К ним относятся физика, химия, микробиология и смежные науки о жизни, а также практическое применение этих наук в различных областях техники.

Рост молодой индустрии нанотехнологий финансируется широким кругом правительств по всему миру, от стран Европейского Союза до Японии, Индии, России, США и Австралии. По оценкам, по состоянию на 2011 год ежегодно в глобальном масштабе на такие исследования расходуется 10 000 000 000 долларов США (долл. США), и ожидается, что эта цифра увеличится до 65 000 000 000 долларов США к концу того же года. По оценкам, к 2014 году глобальные расходы на исследования составят 100 000 000 000 долларов США, а к 2015 году - около 250 000 000 000 долларов США. Развивающиеся страны также активно инвестируют в нанотехнологическую отрасль, причем расходы Китая превышают расходы США в 2011 году.

Во многих отношениях успешное создание любого жизнеспособного приложения в области нанотехнологий - это гонка к финишной черте, где победитель получит патенты на устройства или материалы, которые могут иметь глобальные последствия и изменить общество непредвиденными и революционными способами. Многие ученые рассматривают нанотехнологическую индустрию как начало второй промышленной революции, которая происходит в лабораториях по всему миру и которая в значительной степени остается незамеченной для общественности. И это несмотря на то, что по состоянию на 2011 год несколько тысяч продуктов и материалов уже продаются на розничном рынке с функциями, разработанными в нанотехнологическом масштабе.

Широкий интерес к нанотехнологической отрасли является прямым результатом того, насколько это наука общего назначения. Он способен принимать любой известный химический или машинный процесс и делать его более эффективным и мощным, контролируя реакции, происходящие в атомном и молекулярном масштабе, что является беспрецедентным в истории человечества. Масштабирование контроля над этими процессами до макроуровня повседневной человеческой деятельности имеет потенциал для создания промышленных процессов, способных перерабатывать 100% своих отходов или извлекать отходы, произведенные предыдущими поколениями общества, и перерабатывать их в полезные новые материалы путем восстановления его основная молекулярная структура.

Нанотехнологические машины также могут обойти фундаментальные препятствия в понимании человека. Действуя как форма универсальной механики, такие запрограммированные микроскопические машины могут однажды заменить поврежденные клетки или органы в организме человека, производя новые от молекулярного масштаба и выше, без необходимости понимания того, что вызвало разрушение органа. в первую очередь. Поэтому у нанотехнологической промышленности есть цель - использовать знания в области химии, физики и биологии, чтобы выступать в роли рабочего на конвейере, заменяя изношенные материалы и системы новыми, используя при этом потенциальные отходы в качестве исходного материала. , Природные системы, такие как деревья, делали это с незапамятных времен, создавая сложные структуры по одной ячейке за раз, но до недавнего времени человеческое общество действовало только для формирования и использования конечных результатов такого роста.

И К. Эрик Дрекслер с его книгой 1986 года «Двигатели творчества» и выступлением Ричарда Фейнмана «Слишком много места внизу» в 1959 году считаются фундаментальными искрами, вызвавшими бурную бурю интереса к науке и технике для отрасли нанотехнологий. Дрекслер полагал, что нет никаких фундаментальных ограничений для создания самовоспроизводящихся молекулярных машин, которые могли бы в конечном итоге создать любое устройство или материал из общего исходного материала. Фейнман выдвинул ту же идею, заявив, что прямое манипулирование атомами было практической возможностью.