НАНОНАУ́КА

НАНОНАУ́КА, меж­дис­ци­п­ли­нар­ная об­ласть фун­дам. нау­ки, изу­чаю­щая объ­ек­ты раз­ме­ром по­ряд­ка 1–100 нм (т. н. на­но­объ­ек­ты) и про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие с ни­ми. Н. объ­е­ди­ня­ет пе­ре­до­вые дос­ти­же­ния фи­зи­ки, хи­мии, мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии и др. на­ук. К объ­ек­там Н. от­но­сят­ся на­но­ст­рук­ту­ры, вклю­чая кла­сте­ры и ком­плек­сы, со­дер­жа­щие бо­лее де­ся­ти ато­мов, а так­же на­но­ма­те­риа­лы. Цель Н. – соз­да­ние но­вых на­но­ст­рук­тур, ис­сле­до­ва­ние их свойств, по­иск воз­мож­но­го прак­тич. при­ме­не­ния на­но­ст­рук­тур и на­но­ма­те­риа­лов.

При син­те­зе и сбор­ке на­но­ст­рук­тур на атом­но-мо­ле­ку­ляр­ном уров­не ис­поль­зу­ют­ся хи­мич. прин­ци­пы, для экс­пе­рим. изу­че­ния на­но­ст­рук­тур при­ме­ня­ют фи­зич. ме­то­ды, влия­ние на­но­ча­стиц на био­ло­гич. сис­те­мы ис­сле­ду­ет мо­ле­ку­ляр­ная био­ло­гия. Объ­ек­ты ис­сле­до­ва­ния Н., как пра­ви­ло, не су­ще­ст­ву­ют в при­ро­де, их син­те­зи­ру­ют спе­ци­аль­но, ори­ен­ти­ру­ясь на по­тен­ци­аль­ные прак­тич. при­ло­же­ния; в этом смыс­ле раз­ви­тие Н. дик­ту­ет­ся ин­те­ре­са­ми на­но­тех­но­ло­гий.

Свой­ст­ва на­но­объ­ек­тов (элек­трич., оп­тич., хи­мич. и био­ло­гич.) от­ли­ча­ют­ся от свойств отд. мо­ле­кул и обыч­ных ве­ществ. По­ве­де­ние на­но­ча­стиц и их взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду со­бой и с мак­ро­ско­пич. объ­ек­та­ми оп­ре­де­ля­ют­ся фун­дам. фи­зич. за­ко­на­ми, в пер­вую оче­редь за­ко­на­ми кван­то­вой ме­ха­ни­ки и тер­мо­ди­на­ми­ки. На на­но­уров­не воз­мож­ны но­вые эф­фек­ты, важ­ней­ши­ми из ко­то­рых счи­та­ют­ся раз­мер­ные эф­фек­ты – за­ви­си­мость свойств на­но­ча­стиц от их про­стран­ст­вен­ных раз­ме­ров. Изу­чая и при­ме­няя но­вые прин­ци­пы и эф­фек­ты, Н. ре­ша­ет гло­баль­ную за­да­чу ус­та­нов­ле­ния кон­тро­ля над свой­ст­ва­ми ве­ще­ст­ва в на­но­мет­ро­вом диа­па­зо­не.

Н. за­ро­ди­лась в нач. 1980-х гг., ко­гда поя­ви­лись но­вые экс­пе­рим. фи­зич. ме­то­ды, по­зво­ляю­щие на­блю­дать на­но­струк­ту­ры и управ­лять ими, в пер­вую оче­редь ска­ни­рую­щая тун­нель­ная мик­ро­ско­пия и атом­но-си­ло­вая мик­ро­ско­пия. В этот же пе­ри­од бы­ли от­кры­ты но­вые уг­ле­род­ные струк­ту­ры – фул­ле­ре­ны, ин­те­рес к ко­то­рым по­слу­жил од­ной из глав­ных при­чин раз­ви­тия Н. Др. дви­жу­щей си­лой Н. ста­ло раз­ви­тие суп­ра­мо­ле­ку­ляр­ной хи­мии, ко­то­рая пред­ло­жи­ла ме­то­ды на­прав­лен­но­го кон­ст­руи­ро­ва­ния на­но­объ­ек­тов пу­тём ис­поль­зо­ва­ния меж­мо­ле­ку­ляр­ных взаи­мо­дей­ст­вий.

В Н. мож­но вы­де­лить сле­дую­щие осн. на­прав­ле­ния: раз­ви­тие фи­зич. ме­то­дов сбор­ки и ма­ни­пу­ли­ро­ва­ния на­но­объ­ек­та­ми; раз­ра­бот­ка ме­то­дов кон­тро­ли­руе­мого син­те­за и са­мо­сбор­ки на­но­струк­тур с ис­поль­зо­ва­ни­ем ме­то­дов кол­ло­ид­ной, суп­ра­мо­ле­ку­ляр­ной и вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ной хи­мии; ис­сле­до­ва­ние уг­ле­род­ных струк­тур и на­но­ма­те­риа­лов: фул­ле­ре­нов, уг­ле­род­ных на­нот­ру­бок, гра­фе­на и их про­из­вод­ных; по­иск и раз­ра­бот­ка на­но­ка­та­ли­за­то­ров для на­прав­лен­но­го ор­га­нич. син­те­за, неф­те­хи­мии, аль­тер­на­тив­ной энер­ге­ти­ки; раз­ви­тие ин­ст­ру­мен­таль­ных ме­то­дов ана­ли­за на­но­объ­ек­тов; на­но­фо­то­ни­ка – ис­сле­до­ва­ние оп­тич. свойств на­но­объ­ек­тов, осо­бен­но­стей их взаи­мо­дей­ст­вия с элек­тро­маг­нит­ным из­лу­че­ни­ем; на­но­элек­тро­ни­ка – изу­че­ние элек­трон­ных свойств на­но­объ­ек­тов, их за­ви­си­мо­сти от со­ста­ва, струк­ту­ры и раз­ме­ра, кон­ст­руи­ро­ва­ние на­но­ст­рук­тур (на­но­тран­зи­сто­ров) с за­дан­ны­ми элек­трон­ны­ми свой­ст­ва­ми, ана­лиз кван­то­во-раз­мер­ных эф­фек­тов, соз­да­ние кван­то­вых ком­пь­ю­те­ров на ос­но­ве твер­до­тель­ных на­но­струк­тур; на­но­ме­ди­ци­на – ис­сле­до­ва­ние био­ло­гич. дей­ст­вия на­но­ча­стиц и на­но­ма­те­риа­лов, од­ной из це­лей ко­то­ро­го яв­ля­ет­ся управ­ле­ние био­ло­гич. сис­те­ма­ми че­ло­ве­ка на мо­ле­ку­ляр­ном уров­не.

В нач. 21 в. Н. – од­на из са­мых бур­но раз­ви­ваю­щих­ся об­лас­тей зна­ния. Это свя­за­но с рез­ким уве­ли­че­ни­ем фи­нан­си­ро­ва­ния дан­но­го на­уч. на­прав­ле­ния, вы­зван­но­го прак­ти­ч. по­треб­но­стя­ми об­ще­ст­ва в но­вых тех­но­ло­ги­ях. Ре­зуль­та­ты ис­сле­до­ва­ний по Н. пуб­ли­ку­ют­ся в спе­циа­ли­зир. на­уч. жур­на­лах, сре­ди ко­то­рых са­мые ав­то­ри­тет­ные – «Nature Na­notechnology» (с 2006), «Nano Let­ters» (с 2001), «Nano Today» (с 2003). Ве­ду­щий рос. жур­нал по Н. – «Рос­сий­ские на­но­тех­но­ло­гии» (с 2006).