Нанотехнологии для жизни

Когда пишут или говорят о новых технологиях, ассоциативно всплывают в памяти сложные железки с запахом машинного масла, колбы с булькающими растворами, мигающие лампочками компьютерные залы – и вся эта «заумь» никак не связана с жизнью обычных людей. На самом деле это не так и современные технологии наиболее быстро развиваются именно там, где они помогают создавать продукцию массового спроса.

Доказательством служит значительный объем заявок, представленных на международную премию в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE¹, с примерами такой продукции и таких технологий.

Гаджеты наступают

Пожалуй, самые насыщенные прорывными технологиями именно гаджеты. Сразу несколько заявок на премию RUSNANOPRIZE этого года посвящены решениям для визуализации информации, то есть направлены на то, чтобы сделать дисплеи электронных устройств более яркими, контрастными, энергоэффективными и дешевыми.Немецкая команда разработчиков представила целый пакет технологий, которые позволяют изготавливать эффективные по светоотдаче органические светодиоды (OLED – organiclight-emittingdiode). Преимущества OLED’ов очевидны – производство может быть в перспективе гораздо более простым и дешевым, чем традиционные подходы в неорганических LED’ах. Проблемы были в долговечности и эффективности. Сейчас органические светодиоды используются в новейших моделях смартфонов и телевизоров от Samsung. То есть технология вышла в фазу массового использования.

Квантовые точки являются уникальным материалом для управляемого переизлучения света. Наноразмерная частица поглощает свет в широком диапазоне, а излучает в узком– который определяется размера минанокристалла, то есть квантовая точка «светится» строго определенным цветом. Причем переизлучение происходит с высокой эффективностью (до 95% поглощенного света излучается на другой волне), и «живут» квантовые точки по сравнению с другими люминофорами фантастически долго, почти вечно. Другими словами, квантовые точки – это основа для цветовых решений в дисплеях.

Сразу четыре заявки связаны с технологиями квантовых точек. Команда из Великобритании предложила пакет решений по оптимизации синтеза квантовых точек для индустриального использования. Две американские компании независимо друг от друга, но в тесном взаимодействии с университетами своих штатов разрабатывают технологии упаковки квантовых точек непосредственно на дисплее. Ведь одно дело цветной раствор в пробирке, и совсем другое – пиксель на экране смартфона, который должен загораться разными цветами при подаче тока на управляющий электрод. Наконец, исследователи из Германии разрабатывают технологии использования квантовых точек в лазерных оптоэлектронных переключателях. Это уже не совсем масс-маркет, технологии применяются в больших дата-центрах, но принцип в основе и подход на уровне нанотехнологий – общие.

Безопасность по-фински

Интересный подход был представлен в заявке финской компании, основатель которой раньше занимался безопасностью и системами контроля доступа. Он обнаружил, что одно из главных мест уязвимости – это замки. Проблема с механическими замками в том, что ключи делаются на заводе вместе с замком и, когда ключ теряется, надо менять замок. А если замок легко поменять, то и взломать его несложно. У электронных ключей проблема с питанием: нужно либо подводить кабель к замку, либо ставить батарейку, которая рано или поздно закончится. Разумеется, в самый неподходящий момент. Поэтому в новой финской системе все замки и все ключи одинаковые в механическом исполнении. Но ключ несет на себе электронный код, а для его считывания в замке используется механическое усилие руки – человек поворачивает ключ в замке и, тем самым, питает наноэлектронное устройство для распознавания кода. Если ключ потерян, просто берется другой такой же, и система перекодируется через Интернет по каналам с банковским уровнем защиты.

Убийственное свечение

Среди множества привычных приспособлений, облегчающих жизнь современного человека, наверное, самое привычное – это холодильник. Любая хозяйка знает, что даже в холодильнике продукты не хранятся долго. Там тоже заводится плесень, а если что-то забыли в дальнем углу, и оно там испортилось, то запах останется в камере надолго. Американская команда ученых предложила простое и очень действенное решение – светодиоды. Была создана промышленная технология производства светодиодов, излучающих в ультрафиолетовом диапазоне. А УФ-излучение давно известно своими антисептическими свойствами, оно губительно действует на все виды микроорганизмов, включая и те, которые вызывают порчу продуктов. Ягоды клубники при обычном хранении в рефрижераторе покрывались плесенью за 3 дня, а при дополнительном облучении светодиодным ультрафиолетом даже через 8 дней оставались свежими. Поскольку светодиоды весьма экономичны, этот же подход применим к обеззараживанию воды. Разработаны системы водоочистки как совсем миниатюрные, для использования в полевых условиях, в командировках, так и крупные, позволяющие вести обеззараживание в промышленных масштабах.

Автор: Денис Андреюк, исполнительный вице-президент Нанотехнологического общества России

¹ Дирекция Премии не раскрывает информацию по существу поданных на конкурс заявок, как и любую другую конфиденциальную информацию, предоставленную заявителями. Для публичного обсуждения предлагаются общие определения, ограничивающие тематику заявок. Рассуждения по существу технологий в данной статье отражают личное мнение автора, которое опирается на общий кругозор и данные из общедоступных источников. Логика и факты, приводимые в статье, не представляют мнение Дирекции Премии или номинантов-участников конкурса.