Нанотехнологии в работе библиотек

НАНОТЕХНОЛОГИИ 

В РАБОТЕ БИБЛИОТЕК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………...	3-5
ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ «НАНОТЕХНОЛОГИЯ»: ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ………………… …………………	6-14
1.1. Основные объекты и понятия нанотехнологии как научной дисциплины ………………………………………………………………….	6-10
1.2. Проблемы и перспективы развития нанонауки в России..........	11-14
ГЛАВА 2. НАНОТЕХНОЛОГИИ В РАБОТЕ БИБЛИОТЕК: ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ …………………………………………………….	15-26
2.1. Роль нанотехнологий в новой реальности ……………………..	15-18
2.2. Нанотехнологии в библиотеке: краткая характеристика                  и области применения ………………………………………………………	19-26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………	27-29
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………	30-31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность  исследования. Человечество во все времена стремилось улучшить условия своего существования. Для этого в первобытном обществе люди использовали различные орудия труда, несколько позже они приручили диких животных, которые стали приносить пользу человеческому сообществу. Шли годы, менялся мир, менялись люди и их потребности. Теперь большинство из нас уже не может представить себе жизнь без современных благ цивилизации, достижений науки, техники, медицины. Следующим шагом в этом развитии станет освоение нанотехнологий, в частности, систем очень малого размера, способных выполнять команды людей.

И на сегодняшний  день нанотехнологии стали рассматриваться в качестве одного из главных приоритетов, входящих во все жизненно важные сферы деятельности человека. Появилась целая отрасль знаний - нанотехнологии, впитавшая в себя самые новые достижения физики, химии и биологии. Ученые-нанотехнологи работают с ничтожно малыми объектами, размеры которых измеряются в нанометрах. Пределом такой работы можно считать машины, размером с молекулу. Машина, построенная из связанных атомов, чрезвычайно прочна, быстра и мала.

Нанотехнология - это не просто количественный, а качественный скачок от работы с веществом к манипуляции отдельными атомами. Эта отрасль открывает невиданные ранее, фантастические перспективы взаимодействия человека с миром.

Что такое нано? Сегодня нанотехнологии выделены в  отдельное направление науки  и техники. Уже практически ни одна отрасль современной промышленности не обходится без наноулучшений. Большинство развитых государств связывает будущие успехи своих экономик с широким использованием индустрии наносистем.

«Нано» проникло практически во все отрасли науки и техники. Нанотехнологии используют медики, военные, производители пищевой промышленности, текстильной, сельскохозяйственной, а с недавнего времени и специалисты библиотек. Сейчас уже большинство ученых склонны утверждать, что наномасштаб породил очередной виток научно-технической революции.

Степень научной разработанности темы: нанонаука основана на изучении, создании и модифицировании объектов, которые включают компоненты размерами менее 100 нм хотя бы в одном измерении и в результате получают принципиально новые качества. Эта отрасль знаний относительно молода и насчитывает не более столетия. Первым ученым, использовавшим измерения в нанометрах, принято считать Альберта Эйнштейна, который в 1905 году теоретически доказал, что размер молекулы сахара равен одному нанометру.

Первые теоретические  исследования, положившие начало разработке инструментального обеспечения будущих нанотехнологий, - это труды физика-теоретика российского происхождения Георгия Антоновича Гамова, члена-корреспондента АН СССР. Еще в 20-е годы XX века Г.Гамов впервые описал явление, названное «туннельным эффектом» и которое позволило объяснить многие экспериментально наблюдавшиеся процессы.

Многие ученые в мире в  той или иной степени работали с объектами наноуровня, но термин «нанотехнология» впервые (в 1974 году) предложил  японский физик Норио Танигучи  из Токийского университета. Нанотехнология, по Н.Танигучи, - это технология объектов, размеры которых предельно малы (атомы, молекулы), включающая процесс разделения, сборки и изменения материалов путем воздействия на них одним атомом или одной молекулой.

Термин «нанотехнология» стал популярен в 1986 году после выхода в свет знаменитой книги К.Э. Дрекслера «Машины творения: наступающая эра нанотехнологий». Несколько ранее им был опубликован ряд статей по этой проблеме, но они не привлекли внимания научной общественности.

В настоящее время понятие «нанотехнология» включает не только совокупность методов и способов синтеза, сборки, структурообразования и модифицирования материалов, направленных на создание систем с новыми свойствами, которые обусловлены проявлением наномасштабных  явлений и факторов, но и систему знаний, навыков, умений, аппаратурное, материаловедческое, информационное обеспечение процессов, а также технологических операций.

Объектом исследования является наука «нанотехнология» как одна из самых высокотехнологичных отраслей.   

Предметом исследования являются нанотехнологии в работе библиотек.

Цель исследования – рассмотреть сущность понятия «нанотехнология» и примеры использования нанотехнологий в работе библиотеки.

Поставленная  цель предполагает решение следующих задач:

- рассмотреть основные объекты и понятия нанотехнологии как научной дисциплины;

- определить проблемы и перспективы развития нанонауки в России;

- рассмотреть примеры использования нанотехнологий в работе библиотеки.

Структура исследования. Данная курсовая работа состоит из введения, двух глав, каждая из которых содержит по два параграфа, заключения и библиографического  списка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ «НАНОТЕХНОЛОГИЯ»: ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ

1. Основные объекты и понятия нанотехнологии

как научной дисциплины

Несмотря на то, что все явления природы тесно взаимосвязаны, человек привык изучать их с какой-либо одной стороны. Поэтому любая наука обладает собственной системой терминов и понятий, в которые вкладывает свой смысл. Один и тот же объект, скажем, школьник, будет вызывать совершенно разный профессиональный интерес у представителей различных профессий, таких, как, например, психолог, учитель или библиотекарь.

Для врача школьник будет «определяться» такими характеристиками, как вес, рост, группа крови, наличие или отсутствие хронических заболеваний. Психолог примется выяснять тип его темперамента, вид мышления или самооценку. Библиотекаря же будут интересовать его читательские интересы. А уителя математики вряд ли будут заботить его темперамент или группа крови, когда ребенок плохо напишет контрольную. Скорее всего, его будут оценивать с точки зрения владения материалом, глубины знаний и поведения на уроке. И, несмотря на то, что школьник остается одним и тем же в кабинете врача, на приеме у психолога, в библиотеке, на уроке математики, мы видим, что его можно «изучать» под совершенно разными углами зрения. То же справедливо и для всего остального. Так и природные явления будут выглядеть совершенно по-разному для химика, физика или биолога. Но вернемся к нашим нанотехнологиям. В самом названии «нанотехнология» мы видим два существенных для нас термина – «нано» и «технология». Определимся сначала со вторым понятием.

Энциклопедический словарь определяет технологию как  совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния (свойств, формы) первоначального сырья в процессе производства конечной продукции [2, с.37].

Задача технологии - использование законов природы на благо человека. Существуют «технологии машиностроения», «технологии химической очистки воды», «информационные технологии» и т.д. Видно, что технологии в основе своей различаются природой исходного материала. Именно значительная разница между такими видами сырья, как металлические конструкции и информация, определяет и существенные различия в методах их обработки и преобразования. Перечисляя технологии, нельзя не вспомнить такое выражение, как «высокие технологии». Мы привыкли к тому, что высокими называют эффективные технологии, появившиеся сравнительно недавно, но не получившие еще повсеместного распространения. Как правило, это технологии из области микроэлектроники, и связаны они с удивительно маленькими размерами устройств.

Тысячи лет  назад наши предки брали камни, содержащие триллионы триллионов атомов, и удаляли слои, содержащие миллиарды триллионов атомов, чтобы сделать из них наконечники для стрел. Они делали прекрасную работу с трудновоспроизводимым мастерством. И тот, кто первый придумал эту технологию обтесывания камня, в те далекие времена мог назвать её высокой технологией, и был бы абсолютно прав. Ведь еще лет 15-20 тому назад сотовые телефоны, например, имели не все. Однако сегодня «мобилой» уже никого не удивишь. Поэтому мы полагаем, что уместно называть «высокими» все передовые технологии, характерные для того или иного этапа развития общества.

Теперь дадим определение собственно «нанотехнологии». Приставка «нано» означает одну миллиардную долю какой-либо единицы (в нашем случае - метра). Атомы и мельчайшие молекулы имеют размер порядка 1 нанометра. Современные микросхемы с размерами компонентов в одну десятую толщины тончайшего волоса могут считаться маленькими в стандартах тесальщиков кремня, но каждый транзистор все еще содержит триллионы атомов, и микрочипы все еще видимы невооружённым глазом [7, с.19].

В последнее  время термин «нанотехнология» стал очень популярным. Он объединяет разнородные представления и подходы, а также разные методы воздействия на вещество. Из всего сказанного ясно, что нанотехнология как бы объединяет все технические процессы, связанные непосредственно с атомами и молекулами. Именно поэтому она представляется весьма перспективной для получения новых конструкционных материалов, полупроводниковых приборов, устройств для записи информации, ценных фармацевтических препаратов. Хотелось бы особо подчеркнуть, что мы пока не можем, конечно, оценить и представить себе масштабы развития и возможности применения нанотехнологий в целом.    

Нанотехнологию  можно определить как набор технологий или методик, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами, т.е. методик регулирования структуры и состава вещества в масштабах 1-100 нм. Использование характерных особенностей веществ на расстояниях порядка нанометров создает дополнительные, совершенно новые возможности для создания технологических приемов, связанных с электрикой, материаловедением, химией, механикой и многими другими областями науки.

Получение новых  материалов и развитие новых методик  обещает, без преувеличения, произвести настоящую научно-техническую революцию  в информационных технологиях, производстве конструкционных материалов, изготовлении фармацевтических препаратов, конструировании сверхточных устройств и т.д.

Классическим  примером достижения нанотехнологии стала  разработка сканирующих туннельных микроскопов. Первый такой микроскоп был создан для исследования особенностей и неоднородностей поверхности монокристаллов кремня. Этот метод позволяет не только изучать атомарную структуру поверхности, но и проводить разнообразные и весьма ценные физические эксперименты (например, можно проверять теоретические расчеты, относящиеся к изменению поверхности в определенных условиях) [4, с.21].

Работая со сканирующим  микроскопом описываемого типа, экспериментаторы неожиданно вышли на следующий этап развития, а именно - стали проводить  прямые технологические операции на атомарном уровне. Прикладывая к зонду сканирующего туннельного микроскопа соответствующее напряжение, его можно использовать в качестве своеобразного атомного «резца» или гравировального инструмента. Позднее, в 1991 году из этого выросла методика перемещения атомов вверх-вниз относительно поверхности, названная атомным переключением. В целом, описанная техника создает много возможностей, как на уровне отдельных атомов, так и для изучения их структур и поведения.

После изобретения  в 1947 году транзистора, началась эпоха расцвета полупроводниковой техники, при которой размеры создаваемых кремниевых  устройств постоянно уменьшались (интегральные схемы, большие интегральные схемы, сверхбольшие интегральные схемы и т.д.).

С  другой стороны, одновременно непрерывно возрастали быстродействие и объем магнитных и оптических запоминающих устройств. В частности, плотность записи на жестких магнитных и оптических дисках в настоящее время достигает уже 1 гигабит/кв.дюйм. Без преувеличения можно сказать, что в полупроводниковых технологиях вот уже более полувека происходит непрерывная революция.

 И по мере приближения размеров полупроводниковых устройств к 1 микрону, в них начинают проявляться квантово-механические свойства вещества, т.е. необычные физические явления. Можно с уверенностью предположить, что при сохранении нынешних типов развития вся кремниевая технология примерно через 5-10 лет столкнется с проблемами принципиального характера, т.к. быстродействие и степень интеграции информационных технологий достигнут некоторых принципиальных границ, определяемых известными нам законами физики [11, с.38].