Линн Фостер - Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности

В заключение мне хотелось бы особо отметить деятельность составителя данного сборника не только в издании этой книги, но и в развитии нанотехнологий. Линн Форстер долгие годы выступал в качестве организатора конференций, семинаров и исследований по нанотехногии на самом разном уровне. В предлагаемой читателю книге ему удалось собрать квалифицированных авторов, которые на достаточно высоком уровне, но в популярной и доступной форме представляют общую картину исследований в нанотехнологиях. Книга написана легко, и ее с пользой и удовольствием могут прочитать читатели с самым разным уровнем подготовки вплоть до людей, которым просто интересно понять, что скрывается за постоянными упоминаниями о нанотехнологиях и наноустройствах. Мне бы хотелось выразить особую благодарность Линну Форстеру за его деятельность по пропаганде нанотехнологии вообще и сложную работу по сбору материалов для данной книги в частности.

Майкл Кригер Caltech’63 Willenken Wilson Loh & Stris

Ричард Фейнман

Запись беседы с Ричардом Фейнманом 23 февраля 1983 года в Лаборатории реактивного движения (Пасадена, Калифорния). Печатается с разрешения IEEE Log Number 9210135.

Беседа начинается с вводных слов друга и коллеги Р. Фейнмана, известного физика Ала Хибса.

Я с удовольствием предлагаю вам лекцию «Инфинитезимальные машины», прочитанную моим учителем и старым другом Ричардом, который почти не нуждается в представлении. Он получил образование в Массачусетском технологическом институте (МТИ) и Принстоне, где получил ученую степень в 1942 году. Многие из вас наверняка слышали о его чудачествах и особых талантах. В годы Второй мировой войны он работал в Лос-Аламосе, где прославился умением разгадывать коды и шифры замков. Позднее в Корнелльском университете он экспериментировал с вращающимися обручами, а в Калифорнийском технологическом институте стал известен в качестве барабанщика, умеющего отбивать сложные ритмы южноамериканских и тихоокеанских мелодий. В том же Калтехе он занимался также разгадыванием иероглифов древних майя и выступал в качестве художника, специализировавшегося на изображении обнаженных женщин и т. д. Не стоит и напоминать, что он был большим любителем утренних пробежек трусцой.

Ричард с успехом занимался множеством дел, но Нобелевскую премию ему присудили только по физике. Он уверяет, что не помнит точной даты, но полагает, что это произошло примерно в 1965 году. Для любого другого человека такая забывчивость показалась бы кокетством или странностью, но его знакомые склонны доверять этой фразе, поскольку Ричард никогда не страдал излишней скромностью. Раз говорит, что забыл – значит действительно забыл!

Когда Дик Дэвис попросил меня провести беседу, он ничего не сказал о видеокамере и всем остальном, а просто предложил мне представить, что я разговариваю с приятелями. Мне и в голову не приходило, что приятелей будет так много! Мне было бы легче, если бы я мог рассказать вам много интересных вещей, но в действительности, конечно, я смогу поведать не очень многое, даже если буду говорить долго.

20.1. Мысли о лекции «Внизу полным-полно места»

Когда в 1960 году я выступил с речью, озаглавленной «Внизу полным-полно места» и посвященной будущим технологиям изготовления разнообразных миниатюрных объектов, в сущности, я говорил об известных вещах. Дело в том, что множество важных понятий (например, числа, информация или вычислительные процессы) вообще никак не связаны с конкретными размерами чего-либо. Никто не мешает записать число очень маленькой цифрой, составленной, например, из атомов (я упоминаю атом, потому что невозможно представить себе более миниатюрный элемент для записи!). Из этого сразу следовало, что мы можем научиться записывать огромный объем информации в очень малых физических формах, что, кстати, и произошло затем за весьма короткое время.

Меня много раз просили еще раз поговорить обо всем этом и высказать свое мнение о происшедших переменах, поэтому тему беседы можно обозначить очень просто – возвращение к лекции «Внизу полным-полно места».

Как я и говорил в 1960 году, мы вполне можем обозначить цифру или любой знак комбинацией всего из нескольких атомов. В принципе, нам хватило бы для записи даже одного атома, однако давайте представим себе, что мы имеем две пригоршни разных типов атомов, например, золота и серебра. Сейчас каждый школьник знает, что этого достаточно для записи, поскольку мы можем просто обозначать цифру 1 отдельным сгустком атомов золота, а цифру 0 – сгустком атомов серебра. Для наглядности представьте себе, что эти атомы имеют форму маленьких красивых кубиков, вдоль ребра которых можно уложить всего около сотни атомов. Располагая последовательно такие крошечные кубики, мы можем записать любое число или любую информацию в очень малом объеме пространства. Например, можно легко подсчитать, что содержание всех книг во всех библиотеках мира (включая картинки, графики и т. п.), записанное такими кубиками, не будет превышать по объему куб с ребром 1/20 дюйма, то есть пылинку, едва различимую невооруженным глазом.

Если вы предпочтете не объемную, а простую запись на поверхности, то эффект оказывается столь же впечатляющим. При уменьшении размеров в 25 тысяч раз все содержание знаменитой «Британской энциклопедии» может быть изложено на кончике иголки, огромная библиотека Калифорнийского технологического института вполне разместится на библиотечной карточке, а вся мировая литература вообще может быть записана на площади страниц газеты Saturday Evening Post. Я выбрал уменьшение размеров в 25 тысяч раз по той простой причине, что дальнейшая миниатюризация осложняется проблемами с длиной волны света, которую придется использовать при считывании текста. В сущности, это не является принципиальным ограничением, поскольку, в конце концов, вы можете воспользоваться для считывания электронным микроскопом, пучком электронов и т. п.

Поскольку я сказал о возможность записи и считывания с использованием пучка электронов, необходимо подчеркнуть – это является вполне осуществимым практически, и несколько лет мне назад прислали изображение текста, уменьшенное примерно в 30 тысяч раз. Размеры букв на картинке составляют около одной десятой микрона! ( Показывает аудитории изображение)

Кроме того, в речи 1960 года я много говорил относительно создания крошечных механических устройств типа двигателя или автомобиля, хотя и не мог предложить для них разумного практического применения. Достигнутый в этой области прогресс пока незначителен. Одна из моих идей заключалась в том, чтобы создать микроскопический двигатель, последовательно применяя пантографы (уменьшенные «руки», манипуляторы) или другие механические устройства типа тех, которые используются в дистанционных действиях с радиоактивными препаратами. На каждом этапе механической обработки мы будем пользоваться уменьшающимися в несколько раз (например, в четыре раза) манипуляторами, причем каждый из них начинает свою работу с создания следующего, уменьшенного манипулятора и т. д.