Электроника влилась в триаду позже всех, но при этом колоссальнейшим образом усилила каждый компонент. А ее вторжение в гражданскую сферу совершило настоящую революцию, если иметь ввиду персональные компьютеры и всемирную сеть Интернет.
Но этого ей показалось мало — сегодня мы стоим благодаря электронике на пороге такого рывка, такого революционного переворота в технологиях, в обороне, в социальных отношениях и государственном устройстве, что это затмит все предыдущие скачки и прорывы. Об этом и хотелось рассказать поподробнее, ибо совсем мало людей сегодня посвящено в это «второе пришествие…»
Среди табачных крошек
Сегодня уже существуют технологические линии, на которых можно получить элементы микроэлектроники размер в 0,1 микрона, что на порядок меньше вчерашнего. Однако, вполне просматриваются и почти реализованы элементы на три порядка меньшие, то есть в 0,001 микрона. Появилась даже специальная единица, удобная для таких ничтожных размеров — нанометр (нано — по гречески означает «карлик»). В метре — миллиард таких «карликов», а если вспомнить, что размер самого атома около 0,1 нанометра, то от перспектив новых элементов просто дух захватывает.
Уменьшение линейных размеров в тысячу раз означает. Что плотность их на кристалле возрастает в миллион раз, и такой количественный скачок приводит к качественно иной технике, к новой технологии — нанотехнологии. Компьютер из таких элементов сможет вместить все знания, накопленные человечеством за всю историю его существования, а быстродействие его будет умопомрачительным. Используя нанотехнологию для создания компактной памяти, американские ученые собираются «разместить» все собрание сочинений Шекспира на квадратном кристаллике со стороной в 0,2 мм!
А карманный калькулятор, шутят нанотехнологи придется разыскивать в кармане среди табачных крошек. Наноэлектроника позволит сконструировать микропроцессор размером в один микрон, а это сразу наталкивает на одну колоссальную идею. Но для этого надо сказать сначала еще об одной составляющей нанотехнологии — о микромеханике…
Кое-что об известной блохе
О микромеханике, ее методах и достижениях подавляющая часть планеты также плохо осведомлена, как и о наноэлектронике, а между тем на развитие этой отрасли в Японии тратят ежегодно 200 миллионов долларов, в Германии — 70 млн.
Почти все, что в России широкая публика знает о микромеханике — это достижение тульского умельца Левши, который подковал механическую блоху, сделанную английскими мастерами. Однако, его подковки и даже надпись на них, видимую «только в самый сильный мелкоскоп», современные микромеханики посчитали бы грубой работой.
Если считать, что сама блоха — размером в один миллиметр, подковки — в одну десятую миллиметра, а буквы в десять раз меньше подковок, то все равно получается, что размер буквы — около 10 микрон.
Нынешние же нанотехнологи «освоили» нанополиграфию, где буквы — в тысячную долю микрона.
А с буковками Левши сегодня становятся сравнимы разве что целые миниатюрные агрегаты — например, микродвигатели. Крутящий момент таких двигателей невелик, он, конечно, уже несколько превышает момент, развиваемый ресничкой бактерии сальмонеллы, но еще не «вытягивает» нагрузку, достаточную, чтобы крутить стрелки часов. Зато, как предполагают разработчики, микромотор может раскрутиться до 2–5 млн. оборотов в минуту.
А микрогенератор тока Гукеля, созданный в Висконсинском университете уже сегодня в состоянии обеспечить электроэнергией микросхему, причем работает он от движений воздуха при размахивании им, используя «сквозняки». Уже довольно-таки давно, с начала 80-х, действуют в Карлсруэ (Германия) микроцентрифуги с криволинейной формой миниатюрного сопла для разделения изотопов урана (изготовленные методом LIGA).
Надеясь совершить новую промышленную революцию, микромеханики изобретают механизмы размером с простейшие одноклеточные организмы — насосы, клапаны, зубчатые коробки передач и тому подобное. Перечисление рекордных достижений в этой области на одной из международных конференций пятилетней давности заняло список в 1000 страниц — от устройства, управляющего давлением пузырька газа, до «живого» датчика, который как человеческая рука может различать материалы по степени их твердости.
Многие из этих миниатюрных чудес сегодня еще не находят применения, но завтра они окажутся востребованными, причем в совершенно неожиданных областях. Например, микронных размеров мембраны, поднимающиеся и опускающиеся к поверхности кристалла. Может быть, они станут искусственными «жабрами» для человека, которые будут улавливать растворенный в воде воздух и подавать его в легкие. Тогда люди станут автономными при исследованиях и освоении океана.