Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
н
о
сг и
С
помощью
с
ист
емы
н
ан
оп
о
зици
ониро
вания
,
з
о
н
д
пр
ос
т
о
п
овреди
л
бы
п
оверхнос
ть
,
вотк
нувш
ись
в
н
ее
.
Но
кант
иле
ве
р
всег
д
а
по
д
бираю
т
н
а
с
т
о
л
ь
ко
мягким
,
что
бы
п
р
и
п о
дво
де
к п
ов
е
р
х
н
о
ст
и
пр
ои
с х
о
ди
л
е
го и зги
б
,
а
повер
хнос
т
ь
остава
лась
в
це
лост
и
и
сохр
анности
.
В
е
л
и ч
и н
а
о
ткло
не
н
ия
и
л
и
ч
ас
т
о
т
а
колебаний
кан
ти
л
евера
о
преде
л
яетс
я
сил
ой
е
г
о
в
заим
о
д
е
й ст
в
и
я с
а
томам
и
и
ли мол
е
ку
л
а
м
и
на
повер
хности
исс
ле
ду
е
мого
об
разца
.
Промыш
пенное
пр
ои
зв
од
с
т
во
ка
нт
иле
ве
ро
в
осно
вано
н
а
д
в
ух
м
а
т
ериал
ах
-
кре
м
н
и
и
и
ни
т
риде
к
ремния.
Ост
рия
ка
нт
иве
ле
ро
в
дл
я
ат
о
м
н
о- с
иловой
м
и
к
р
оск
о
п ии
(А
С
М
)
также
изготав
л и
в
а
ю
т и
з
крем
н
ия
,
ни
тр
и
да
к
рем
ни
я и
ли
алм
а
за
,
а
та к
ж
е
испо
ль
зую
т
покрыг
ия
TiN, W
2
C,
Pt,
Ан
и
ли
ма
гнитны
х
материалов
Fe-N
i
/Cr
,
Со
/Сг
,
Собгп
/Сг
,
Ч
т
об
ы
сде
лат
ь
стол
ь
м
а
лен
ь
кие
д
е
т
ал
и
,
ис
пользуют
п
роц
е
с
с
ы
литог
ра
ф
и
и
,
химич
еского
и
фи
зического
тра
вл
е
н
ия,
Дл
я
улу
ч
шения
све
тоо
тражающ
их
свойств
обрат
ну
ю
сто
рону
з
о
нд
а
АСМ
обычно
покр
ывают
алю
м
ин
и
ем
и
ли
з
о
л
о
т
о
м
с
помощью
терм
и
ческого
напы
ления
в
вакууме
.
Покрытие
к
анти
левер
а
пье
зо
э
лектрической
к
е
рамикой
на ос
но
ве
ц
и р
коната-ти
тана
та
свинца
(
Pb
I
Zr
xТiI
_
x
I
O
)
,
иТС
или
PZn
по
зво
ляе
т
уп
равлятъ
д
в
и
ж
е
н
и
е
м
канти
п
е ве
ра.
прикл
адывал
к
кон
тактам
р
аз
н
ос
т
ь
по
т
е
н
ц
и ал
о
в,
и
ли
н
е
п
о
ср
е
д
ст
ве
нн
о счи
ты
ва
ть ча
с
т
о
ту
его
свободных
колебан
ий.
Та
к
ие
у
с
тро
йства
находят
сего
дня
широкое
применен
и
с
для
р
а
зр
а
ботки
и
со
зла
ния
нано
зпектромеханических
с
ис
тем
,
систем
канопозиционирования
.
на
ноактюато
ров
,
нанос
енсоров
,
нановесов
и
т.
д.
Гео
метрия
кантиле
вс
ра
оп
реде
ляе
т в
а
жны
е
механич
еские
свойст
ва
(в
п
ер
в
ую
оч
ере
д
ь
,
же
с
т
-
Ри
с
.
2.
V-образ
ный
к
ан
ти
л
е
в
е
р
А
ЛЯ
а
то
м
но-силов
о
го
м
и к
рос
к
о
п
а
с
пи
ра
м
и
дальны
м
З
О
Н
ДО
М
(
ф
ир
ма
MikroMasch)
к
ос
ть и ре
зон
ансную
ча
ст
о
ту
)
и
ва
р
ь
и р у
ет
с
я
в
шир
оких
пре
дела
х
.
Ниж
е
пр
и
в
ел
с
на
ф
орм
у
ла
,
опр
е
д
е
ляющая
конс
тан
ту
же
с
тк
о
с
т и
k:
Ewt
3
k =
4[
3 '
Гд е
Е
-
м о
ду
ль
Юн
г
а
м
атери
ал
а
к
анти
п
свер
а.
w -
ширин
а
,
t -
т
ол
щ
и
на,
а
L -
дли
н
а
пр
ямо
у
го
льн
о
г
о
кан
ти
левер
а
.
Же
с
т
кие
кант
ил
ев
е
р
ы
применяю
тся
для
мо
дифик
ации
пов
ерхн
ос ти
-
и
спо
ль
з
уя
а
лм
азные
иг
л
ы
,
можно
д
ел
а
т
ь
гр
а
в
и р
о
в
ку
и
прово
ди
ть
н
а
н
очекан
ку
,
в
ыда
вл
ив
ая
н
а
п
оверхности
крош
ечны
е
ри
с
унки
(см
.
На
н
оинде
нт
ор)
.
Кр
оме
о
быч
н
ых
пр
я
м
оуг
о
льных
кан
тилсвер
ов
,
похо
жи
х
на
тр
амплин
дл
я
прыж
к
о
в
в
оду
,
дел
а
ют
,
н
априм
ер
,
V-обра
зны
е
кан
т
и
л ев
е
р
ы
(рис
.
2),
ко
торы
е
легко
г
нут
с я
в
пер
п
сндик
у
лярн
ом
своей
п
лоскос
ти
направ
лении,
н
о
пр
актич ески н
е
перс
кр
учив
аю
т
ся
.
Л
ит
е
рат
у р
а
1.
Мир
оно
в
В.Л
.
ОСН
ОВЫ
ск
анир
ующей
з
о
н
по
в
о
й
мик
рос к
опии
.
М
. :
Ми
р
,
2004.
88
НАНОТЕХНОI\О
г.ии
КАТAlIИЗ
(Catalysis)
Если
б
ы
я
же
л
ал
выб
рать
ОДН О
ед и
нст
ве
н
н
ое
п
о
н
я
т
ие,
ко
торо
е
..
а
иб
олее
пол но
п
ере
дает
ВС
Ю
сущ
н
ос
ть
ХИ
М
И
И,
я
пр
е
дложи
л б
ы
сл
ово
к
ата
ли
з
а
тор
.
Ни
в
ка
ко
й
д
руг
ой
обл
а
сти
знан
и й
нел
ь
з
я
н
а
й
ти
э
к
ви
вале
н
т ЭТ
О
г
О
те
р
ми
на.
Ричар
д
Зар,
п
р
о
фе
с
сор
х
и
м
и
и
Ст
эн
фор
д
с
к
о
г
о
униве
рс
и
те
та
Ка
тали
затором
химики
на
зывают
вещес
тво
,
введение
которого
в
реагирующую
смес
ь
да
ж
е
в
небольшом
количестве
ускоряет
(обычно
д
о
во
льно
сильно)
реакцию.
При
э
т
о
м
сам
ката
л и
за
то
р,
хотя
и
включается
в
реакцию,
но
ос
тается
неи
зменным
по
окончании
процесса
.
В
хо
де
реакции
катализа
тор
по
могае
т
мо
леку
л
а
м
прео
до
леть
потенциальный
барьер
,
т
о
ч
н
о
т
а
к
же,
как
лес
тница
помогае
т
перебраться
че
ре
з
стену
или
забор
.
Во
з
действие
ка
тализа
тора
открывае
т
новый
реакционный
путь,
обыч
но
с
Рис.
1..
Эн
е
р
г
етич
еск
а
я
ви
в
гр
амм
а р
е акции
т
и
па
Д
+
в
-">
с
с к
а
т
али
з а
т
о
р
ом
(а)
и
без
к
а
т
ал
и
з
а
т
о
ра
(6)
Лес
т
н и
ца
(
ка
к
катализатор)
по
м
огает
м
о
л
ек
ул
е
преодолеть
забор
(поте
нц
иал
ь
н
ы
й
б
арь
ер
)
Ес
ли
бы
не
бы
ло
прспятс
твий
на
пути
г
лав
ных
героев
множес
тва
приключснчсских
книг
,
мы
не
за
ч
и
г
ы
в
ал и
с ь
бы
ими
д
о
сере
дины
ночи
,
с з а
м
и
р
а
н и
е
м
сср
лца
ожидая
,
как
же
справятся
с
очере
дной
тру
дностью
персонажи
книги
.
А
ведь
бывае
т
и т
а
к,
что
на
п
ути
у
НИХ
возни
кает
высоченная
ст
ена
,
пере
лезть
чере
з
кото
рую
не
пре
дс
тавляется
никакой
во
зможности
.
И
приходится
героям
!ШТИ
В
обхо
д,
тратить
свою
э
н
е
р
ги
ю
и
время
.
А
к
ак
бы
ло
бы
просто
,
е
сли
бы
г
де-нибу
дь
ря
дышком
со
стеной
л
е
ж
ал
а
лестница!
С
ее
помощью
можно
было
бы
пере
браться
чере
з
стен
у
,
сэкономи
ть
эн
е
р
г
и
ю
и д
об
раться
д
о
це
ли
гораз
до
быстрее
!
А
л
е
ст
н и
ц
у
можно
остави
ть
в
неи
зменном
виде
у
той
же
стены
Лд
Я
сл
еду
ю
щ
е
й
группы
герое
в
.
В
химии
т
а
к
о й
л
е
ст
н
ице й
является
ка
тали
затор
.
Е
Е
'
EpearettT.
Е
n
р
о
д
у
к
т
.
АВ
АЗБУКА
АI\Я
ВСЕХ
89
б
о
л
ьши
м
чи
с
л
ом
ст
адий
,
н
а к
о
тором
к
а
тали
за
тор
вхо
ди
т
в
сос тав
ак
тивного
компл
екса
,
по
кра
йн
е
й
мере
,
на
од н
о
й
из
стадий
.
При
э
то
м
новый
-
п ут
ъ-
О
Т
реагент
ов
к
про
дуктам
харак
т
е
р
из
у
е
т
с
я
меньш
ей
высо
т
ой
э
н
е
р
гс
г
и ч
е с
к
о
г
о
ба р
ье
ра
,
то
е
с
т
ь
меньшей
э н
е
р
ги е
й
активации
по
ср
авнению
с
э
н
е
рг
ие й
а
кт
ива
ц
и
и
искатали
з
и
р
у
емо
й
реакции
(рис
.
1).
Р
азличаю
т
по
ложи
те
льны
й
и
о
триц
а
те
ль
ный
ка
т
а
ли
з
,
в
за
в
ис
и
м
о
ст и
от
того
,
ус
коряе
т
к
а
т
али
з
ат
ор
ре
а
кцию
и
ли
э
а
м
е
дл
я
е
т
с е
.
Как
прави
ло
,
термин
«
к
а
т
ал
и
з»
о
т
о
жд
е с
твля
ю
т
с
ускорением
ре
акции
,
при
за
ме
дл
е
н
и
и
реакции
ка
к
и
м
-
л
и
бо
ве
щ
е
с
т
в
ом
г
ов
орят
о
ее
инги
би
ровании
,
а
вещес
тво
назы
вают
ингиби
тором.
По
фа
зо
во
му
при
знак
у р
а
з
ли
чаю
т
г
о
м
о
г
е
н
н
ы
й
к
атали
з
-
ре
акции
11
га
з
а х
и
раств
ор
а
х
,
гете
рогенный
ка
т
али
з
-
ре
ак
ции
на
границе
раз
д
ел
а
ф
аз (о
быч
но
эт
о сис
т
ем
а
твер
дое
тело
-
га
з)
,
и
микр
о
гетерогенны
й
катали
з
-
к
атали
з
ферм
ент
ами
и
ко
л
лои
дами
.
Би
ск
а
тали
тические
пр оц
ессы
лю
ди
испо
ль
зо
в
ал и
с гл
у
б
о
к
о й д
р
е
в н
о
с
т
и,
н
апример
при
приг
от
о
влении
т
е
ст
а,
бр
ожении
виноградног
о
или
фрук
т
ово
г
о
с
ок
а
дл
я
по
лучения
вина
,
бро
же
нии
мо
л
очны
х
пр
о
дук
тов
дл
я
по
лучения
про
с т
окв
аши
или
с
ы
ра
.
Пер
вую
г
е
т
е
р
ог
е
н н
у
ю
ка
т
али
тиче
с
к
ую
р
еакцию
на
б
лю
дал
.
видимо
,
Дж
.
Прист
ли
.
Пропуская
пары
эт
ил
ов
о
г
о
спир
та
через
горячую
г
линяную
курительную
труб
ку
,
он
обнаружил
разложени
е
спирта
на
этилен
и
в
оду
.
В
начале
XIX
века
бы
л
о о
ткрыто
к
ата
л
ит
и
ч е
с
к
о
е
действие
платины
-
г
лавного
ка
та
л
и
за
т
ор
а
для
огромного
числа
реакций,
а
за
т
е
м
и
д
р
уг
и х
ме
таллов
.
ХХ
век
о
зн
ам
еновался
раз
рабо
ткой
промышленного
испо
ль
зования
ката
л и
т
и ч
е
с
к
и
х
процессо
в
:
эт
о
и
процессы
нефте
п
ерерабо
тки
(аякипиров
ание
,
гидрокр
екинг
,
и
зомеризация
,
риформинг)
,
И
промышленный
мето
д
получения
аммиака
,
и
метод
по
лучения
синтетичес
кого
каучука
и
т
.
д
.
В
2005
ю
ду
Нобе
л
е
вс
к
а
я
пр
емия
по
х
и
м
и
и
бы
л
а
присуждена
И
.
Шовсну
,
Р
.
Шроку
и
Р.
Граббсу
за
и
зобрете
ние
ме
тод
а
ме
та
те
зис
а
-
ор
г
анических
ре
акций
перераспреде
ления
ал
к
е
нов
ых
свя зей
,
ка
тали
з
и
р уе
м
ы
х
наноструктуриро
ванными
металлами
(никель,
вольфрам
,
рутений
и
мо
либ
ден)
.
Если
ферментативный
к
атали
з
играет
ве
ду
шую
р
о
ль
в
химических
прс
врашениях
в
живой
приро
де,
то
для
бо
льшинс
тва
промышленных
ре
акций
основным
является
гетерогенный
ка
тализ
.
Принципиальное
от
личие
гетерогенного
катали
за
от гомогенного
сос
тои
т
в
том
,
что
ста
д
и
и
превращения
пре
дшествует
стад
и
я
адсорб
ции
,
а
свойства
к
а
т
а
л
и
т
и
ч
ес
ки
а
кт
ив
н
ы
х
участ
ков
завися
т
ОТ
свой
ств
поверхности
т
в е
р
д о
г
о
Н
о б
е
л
ев
с к
и
е
лау
р
еат
ы
2005
г
.
И
.
Ш
о в
ен
,
Р
.
Г
р
аб
бе
и
Р
.
Шрок
90
НАНа
ТЕХНОЛОГИИ
те
ла
.
По
э
тому
очевидно
,
что
использование
мас
сивных
материалов
э
к
о
н
о
м
и ч
е
с
к и
невы
годно,
поско
льку
б о
льшая
часть
а
томов
находи
тся
в
объеме
и
не
дос
гупна
реагирующим
молекулам.
Гор
аз
до выго
пнее
и
эффективнее
использовать
катализаторы
на
основе
нанора
змерных
'ШСПЩ.
При
этом
бо
льшая
часть
атомов
катализатора
ок
азывае
тся
до
с
ту
п н
о й
реагентам
(сфера
ради
усом
1
н м
,
соста
вленная
и
з
атомов
д
и
а
м
е
т
ро
м
0,2
нм
,
со
держит
тол
ь
к
о
20%
атомо
в
в
объеме),
и
э
ф
фе
кти
в
н
о
сть к
ат
али
за
во
зрастает
в
деся
тки
ра
з
!
О
днако
важным
остае
тся
вопрос
о
том
,
при
к
аких
ра
змер
ах
наначастиц
начинаю
т
про
явля
гься
катали
тические
особенности
наносо
стояния
.
В
то
время
как
компактное
з
о
л
о
т
о
я
вляется
п
лохим
ката
ли
затором
,
в
нанос
тру к
ту
р и р
о
ва
н
н
о
м
сос
тоянии
оно
от
лично
ка
тали
зируст
ряд
пропессов
-
например
,
з
оло
т
о
с
р
азмером
час
тиц
менее
10
нм
об
ладае
т
высокой
каталитической
активнос
тью
в
реакциях
окис
л
е
н
и я
СО
И
метано
ла
.
Ме
таллический
палла
д
и й
широко
испо
льзуется
в гет
ерогенном
ката-
л из
е.
В
свою
очере
дь
,
наночастицы
Pd
приме
няются
в
качестве
катали
за
торов
в
виде
д
и
с
п
е
р
сий
в
жидких
сре
дах
или
з
а к
р
е
пл
е
н н
ы
м
и
на
поверхности
по
дложек
(носителей)
различной
приролы
.
в
том
чис
ле
- внутри ме
зопористых
носителей
.
Применение
мето
дов
мо
дифициро
вания
наночастиц
катали
заторов
открывает
но
вые
во
зможности
их
испо
льзования
.
В
посл
е
д
нее
время
в
качес
тве
л
и
г
а
нп
о
в,
покрываюших
наночас
тицы
Pd,
активно
испо
ль
зую
тся
дендри
меры
различного
сос
тава
.
В
час
тнос
ти
,
было
по
ка
зане
,
что
изменяя
периферию
д
е
нл
р и
м
е
р
о
в
,
можно
влиять на
селективнос
ть
катализируемых
такими комплексами
процсссов.
Еще
одна
ра
з
вивающаяся
область
-
биска
тали
з
с
уча
с
тием
наночастиц
металлов.
Например
,
ус
танов
ле
но
,
что
наночастицы
Pd
на
поверхнос
ти
бак
терий
являются
гора
з
до
бо
лее
э
ф
ф
е
кт
и
в
н
ы
м
и
катализаторами
по
сравнению
с
химически
при
готовленными
наночастицами
тех
же
размеров,
110
крайней
мере
в
процесс
е
восстановления
ионов
Cr(VI)
в
сточных
во
дах.
л
и т
е
р
а
т
у
ра
1.
К
у
б
а
с
ов
А
.А
.
Поч
ем
у к
а
ш
ли
зат
ор
у
с
к
о
ряе
т
химически
е
ре
ак
ции
//
СОРОСО
8Ски
й
об
ра
зов
ател
ьн
ы
й
журнал
.
2001.
Т
.
7. NQ
11
.
с.5
9
-
6
6.
2.
Т
е
м
к
и"
О
.Н
К
а
тал
ити
ч е
ск
ая
х
и
м
и я
//
С
о ро
с
о
вск
ий
о
бр
а
зоват
е
льный
жу
р
нал
.
1996. NQ1.
С.
57
-65.
АЗБУКА
Д/\Я
ВСЕХ
9:1.
КВАНТОВ
О-РАЗМЕРНЫЕ
ЭФФЕКТЫ
(Quantuт
Effects)
Ч
е
лов
ек
д
о
л
же
н
ве
р ить
,
что
не
п
о
нятн
ое
мо
ж
но
ПОНЯ
1Ъ
;
ин
аче
О Н не
стал б
ы
р
а
з
м ы
шл
я т
ь
о не
м
.
В
.
Гет
е
v
Вспомните
шко
льную
з
ад
а
ч
у
/10
фи
зике
:
«На
иевссомо
й
,
непо
движно
з
а
к
р
е
пл
е
н
н
о
й
пружи
не
с
к
о
эффициен
т
ом
упругос
ти
k
по
двешен
шарик
маесой
т
.
Ш
арик
в
ы
в
ел
и из р
авнове
сия
смещением
по
вер
тикальной
оси
.
Опре
де
л
и
т
е
'!аС
ТОТУ
свобо
дных
ко
лебаний
м
а
ят
н
и к
а
»,
Решением
э
т
ой
Зада ч и
яв
ляе
тся
е
динственная
ч
ас
то
та
,
не
з
а в
и
с
я
щ
а
я
от
а
м
пл
и
туд
ы
ко
леба
ний шарика
,
потенци
альная и
кине
тическая
энергия
к
о
т
о
р
о
г
о
однозначно
свя
заны
со
сме
щением
о
тноси
т
е
льно
по
ложения
равновесия
.
Ес
ли
ж
е
к эт
о
м
у
шарику
по
д
весить
на
пружине
92
еще
о
дин
,
т
о
они
будут
ко
лебаться
вмес
те,
хотя
и
з-за
инерционности
(
замедленной
пере
д
ачи
э
н
е
р
г
и и
)
пружины
их
хо
д
неско
лько
раз
лича
етс
я
по
фа
зе
-
каждый
из
шариков
имеет
свою
по
тенциальн
ую
и
кин
етическую
э
н
е
р
г
и
ю
в
каж
д
ы
й
момент
времени
.
Бесконечна
я
же
пос
ле
д о
вател
ь
но
с
т ь и
з
сое
диненных
шарико
в
и
пру
жин
,
ввиду
ТОЙ
же
инерционности
,
колеб
лется
по
еще
бо
лее
с
ложной
схеме
,
пере
давая
в
до
ль
цепочки
своеобра
зную
волну.
Аналогичная
ситуация
реализуе
тся
и
в
слу
ч
а
е
объе
динения
а
томов
в
класт
ер
ИЛИ
в
т
ве
р
д
ое
т
ел
о.
Э
лектроны
в
и
зо
лированном
а
томе
при
нимают
л
и
ш
ь
опре
де
ленные
значения
э
н
е
р
г
и
й
и
находятся
на
опреде
л
енных
энерге
тических
уровня
х
.
При
сб
лижении
д
ву
х
а
томов
э
н
е
р
г
е
т
и
ческие
по
ложения
их
внешни
х
эл
е
к
т р
о
н
н
ы
х
подуровней
неско
лько
расх
одя
тся
,
обра
зуя
д
на
от
де
льностоящих
уровня
.
А
при
персхо
де
от
от
д
ел
ь
но
го
атома
к
макрокрис
таллическому
твер
до м
у
те
лу
происхо
ди
т
формирование
сплошных
э
н
е
р
г
е
т
и
ч
е
с
к и
х
з
о
н
(е
непрерывной
совокуп
НО"'ТЬю
во
зможны
х
з
н
а ч е
н и
й
энергии
валент
ных
эл
е
к
тр
о
н
о
в в
крис
таллах)
(рис
.
1).
По
ложе
ние
и
размер
энерге
тических
зон
опре
де
ляю
тся
силой
связи
атомов
между
собой
(
энергией
кри
с
таллическог
о
поля)
,
так
же
,
как
перио
д
«
б
е
гу
щей
.
по
цепочке
волны
в
рассмотренном
выше
примере
определяе
тся
коэффициентом
упруго
сти
пружины
.
Промежутки между
зонами
в т ве р
д
о
м
т
ел
е
называют
за
п
р
е
щ
е
н н
ы
м
и
з
о
н
а
м
и
ИЛИ
энерге
тическими
щ
елям
и
.
В
о
тличие
от
макрокрис
таллических
т
ел
,
в
ваночастицах
чис
ло атомо
в
весьма
неве
лико
(102- 1
О
б),
причем
бо
льшая
их
ча
с
ть
сос
тавляе
т
поверхнос
ть
ваночас
тицы
.
Ес
ли
рассмотреть
ко
лебания
п
о
ст
а
то
ч
н о
дл
и
н н о
й
,
но
не
бесконеч
ной
пос
ле
дов
ательности
и
з
ш
а
р
ик
о
в
и
пружин
,
НАНОТЕХНОI\ОГИИ
О
диночны
й атом
(эн
е
р
ге
ти
ч
е с
к
и
е
у р
о
в
ни)
Два
атома
Объ
емно
е в е
щ
ество
(
эне
ргетич
еск
ие
зо
н
ы)
----
- - - - - -
-- - - - - - - _
..
-- - - - - - _
...
-- - -- - - - -
..
Pмc.l..
Ф
ормиров
ани
е
э
не
р
ге
т
и
чес
к
их
з
о
н
тв
ердог
о
тела
дл
и н
а
во
лны
ко
лебаний
будет
н
еско
лько
раз
л
и ч
н
а в
центрс и
по
краям
ц
е
п
о
чки
в
виду
от
сутствия
упруги
х
свя
зей
у
край
н
их
ш
арик
о
в
.
Иначе
говоря
,
лишь
«
в
н
утр
е
н н
и
е »
ато
м ы
бу
дут
форми
ровать
непрерывную
э
не
рг
е
т
и
ч
ес
ку
ю
з
о н
у
.
т
о
гд а
как
э
н
е
р
ге
т
и ч
е
с
к
и
е
уров
н и
вне
ш
ни
х
(п
овер хн
о
стны
х)
ато
мов
будут
д
искре
т
ны
и
че
т
ко
выр
а
жены
.
Им
е
н но
в
эт
ом
состо
ит
о
д
н
о
и
з
основ
н
ых
по
ложе
ний
тео
р
и
и
раз
ме
рно
го
ква
н
то
вани
я
,
п
ре
дл
о
жен
но
й
Ал
.
Э
ф
росо
м
и А.
Эфро
СО
М
в
1982
г
од
у
,
соглас
но
к
о
торой
цен
тр
на
но
ча
ст
и
ц
имее
т
з
о н
у
с
н
епрерывн
ой
электро н н
ой
."
"
з:
i
~
о
з:
в
с:;
с:
-.
э н
е
ргия
..J
_
06ъeuн
ый
3
й
мвmepuвл
_
ивв
нnювыв
2О
"мы
1О
Kвв::::zыe
7il5
--
""""'"
Р
и с
.
2.
Спе
к т
р
ы
П
ЛО
Т
Н
О
СТ
И
с
о
с
т
о
я н и й
нос
и
теле
й
за
р
я
д
а для си
стем
с ра
з
кичнов
ра
зм
ерно
ст
ью
А3БVКАДЛЯ
ВСЕХ
93
П
ЛОТНОС
ТЬЮ
,
а
края
сос
тоя
т и
з
дискретных
уров
ней
.
Наиб
о
лее
си
льно
этот
эффект
проявляет
ся
д
л
я
полупро
во
дниковых
наночас
тиц
с
бо
ль
шим
ра
ди
усом
экситона
.
д
ля
очень
малых
кла
стер
ов
п
о
лупр
ово
днико
в
вообще
не
проис
хо
дит
о б ра
з
о
ван
ия
непрерывных
энер
ге
тиче
ски
х
зо
н
вс
ле
дствие бо
льших
заз
о
р
о
в
между
по
д
у
ро
в
н
ям
и.
Т
аким
обр
азом
,
в
ч
ас
тиц
ах
с
хара к
терным
р
азмером
меньше
10
нм
э
л
е
ктро н
ы
ве
дут себя
по
д
обно
э
лект
р
о
н
ам
в
и
зо
лиров
анном
ат
о
м
е
(рис
.
1,
слу
ча
й
д
в
ух
а
томов),
то
е с
т
ь
как
кванто
вые
об
ъекты
,
а э
ффект
ы
,
проявляющиес
я
в
т
а
ких
ч
а
стица
х
,
н
а
зываю
т
к
ва
н
гово
-
р
а
зме
р
н
ы
м
и
.
Кром
е
т
о
ю
,
у
м
е
н
ь
ш
е
н
ие
размер
а ч
ас
тиц
с
опро
вежлае
тся
умен
ьшением
ширины
э
н
с
р
гет
и ч
е
ски
х
з
о
н,
что
при
во
д
ит
К
росту
э
н
е
р
ги
и
опти
ческих
персхо
дов
(см
.
[Цель
энергетическая)
.
Очеви
дно
,
чт
о
с
окрашение
р
азмера
ч
ас
типы
в
о
д
н
о
м
,
двух
или
трех
измерениях
соответствен
н о
бу
дет
прив
одит
ь
к
про
явлен
ию
час
тичною
к
вантования
з
о
н
ы
в
че
тко
выраженных
направ
лениях
.
В
зависимости
о
т
ф
ормы
нанокристая
.10
можно
выделить
три
основны
х
типа
ни
з
коразмерных
нанос
тр
уктур
:
кв
антовые
ямы
(
двумерные
объек
ты
,
то
лщина
которых
л
е
ж
и
т в
нан
о
диапа
зоне)
,
квантовые
нити
(
о
дномерные
объекты
,
д
и
а
м
е
тр
к
о
торых
лежит
в
нанолиала
зоне)
и
кван
товые
точки
(но
льмерные)
объек
ты
,
нанора
змерные
во
всех
и
змерениях)
,
при
чем
после
дни
е
ино
гда
н
а
зывают
искус
с
твенными
атомами
.
Ин
т
ересно
,
чт
о
в
оп
тиче
ском
спектре
(спектре
п
ло
тности
состояний)
та
к
и
х
с
труктур
проис
хо
ди
т
постепенный
перехо
д
о
т
линейча
того
спектра
о
тдельных
ат
ом
о
в
к
непрерывному
пот
лощению
объемного
м
атериала
(рис
.
2).
Это
т
э
ф ф
е
кт
сего
дня
активно
испол
ьзуется
дл
я
фор
мирования
и
злучающих
к
омпонентов
с
че
тко
зад
анной
шириной
и
формой
по
лос
испуска
ния,
что
необходимо,
к
примеру
,
при
прои
звод
стве
оптических
сенсоров
и
ла
зе
ро
в с
п
ерестран
васм
ой
длинн
ой
в
ол
н
ы,
Л
и т
е
р
ат
у
ра
1.
Д
ем
их
ов
с
к ий
В
.Я
.
К
ва
н
т
о
вы
е
я
мы
,
н
ит
и
,
т
оч
к
и
.
Ч
ТО
эт о
та
к
о
е?
11
Соросо
вски
й
о
бр
а
зо
ва
т
е
льн
ый жу
р
Н
3.
1
.
1997. NQ5.
С.
80- 86.
2.
Д
е
м
их
ов
ски
й
В
.Я
..
Ву
г
альт
е
р
г.А
.
Фи
зи к
а
к
ван
товых
низкор
азм
ерных
ст
р
укту
р
.
М.
:
Ло
гос
,
2000.
94
нхнотехнохогии
КВАНТОВЫЕ
КОМПЬЮТЕРЫ
(Quantum
Computers)
я
д
у
м
а
ю
,
н а
миров ом
рын
к
е
м
о
ж
н
о бу де
т
п
ро
д
ат
ь
ш
тук
пять
ко
мп
ь
ю
те
р
ов
.
Д
и
р
е
к
т
о
р к
о
м
п а
ни и
[ВМ
Т
о
м
а
с
У
о
т
со
н
(1943
г
.)
М
ашин ы
д ол
ж
н
ы
р
а
б
о
т
а
т
ь
.
Лю
ди
до
л
ж
н
ы
д
у
м
ат ь
.
д
е
ви
з
к
о
мпании
<t
lBM»
М
у
з
ы
к а
нт
ам
из
басни
Кры
лов
а
д
ал
ек
о
ДО
с
ла
ж
ен
нос
ти
ква
н
то
в
о
го
ко
м
пью
тера
Для
то
го.
чтобы
пре
дставить
.
ч
ем
о
тлича
ю
тся
кван
товые
компьютеры
от
обычных
,
пред
ставим
с
ебе
с
л
е
дую
шую
ситуацию
.
Выхо
ди
т
на
сцену
оркес
тр
,
му
зыкан
ты
рассаживаются
по
мес
т
ам
,
и
начин
ает
игр
а
ть
первая
скрипка
....
всю
св
ою
партию
.... 2
часа
.
далее
с
ледует
вио
л
о н
ч
е
л
ь
г
а
б
о
й
,
кларнет
,
ф
лей
ты
,
барабаны
,
д
у
-
..
ховые
инструмен
ты
,
д
и р
и
ж
е
р свои
2
ч
ас
а
па
лочкой
отмаше
т
...
все,
на
тре
тьи
сутки
концерт
окончен
.
Смешно
и
нелеп о
'!
Но
именно
так
,
после
до
вате
льным
перебором
.
и
решаются
не
которые
з
ад
а ч
и
на
обычных
компьютерах
.
Хотя
при
опре
деленных
ус
ловиях
все
мог
ло
бы
быть
совершенно
по
-другому
,
как
в с
л
аженном
ор
кестре
.
Пре
дс
тавим. что
каждый
м
у
зыкант
мо
жет
л
и
б
о
играть
,
л
и
б
о
не
игра
ть
(е
го
состояние
обо
значим
соответ
с
твенно
цифрами
1
и
О
-
эт
о
кван
товый
бит
или
кубит)
,
причем
состояние
оркестра
в
кажды
й
момен
т
можно
пре
дс
тави
ть
(ес
ли
отвлечься
о
т
т
о
г
о,
ч
то
ОНИ
играют
и
как
хорошо
ОНИ
играю
т
по
от
де
льнос
ти)
набором
чисе
л,
н
апример
<
О
О
I
О
1
О
1 I 1...>-
к
ван
то
вым
регис
тром
.
Мало
т
о
г
о,
что
т
а
к
а
я
система
по
зволяе
т
выпо
лнять неско
лько
д
е
й
с
т
в
и
й о
д
н
овременно
(квантовый
паралле
лси
зм),
б
лаго
д
а р
я с
ли
тности д
е
й
с
т
в
и
й
появляется
д
о
п
ол н
и
т
ел
ь
н
ы
й
э
ф ф
е
кт.
Как
в
оркес
тре
во
зникас
т
г
армония
множества
партий
,
та
к
и
в
кв
анто
вых
системах
в
оз н
и
к
а е
т
свя
занное
сос
тояние
,
в
ре зульта
те
чего
можно
говори
т ь
об
общем
со
с
тоянии
системы
,
а
не
то
л
ь
ко
о
с
овокупности
о
т
д
е
льны
х
эл
е
м
е
н
т
о
в.
А
ес
ли
всей
э т
о
й
си
с
темой
,
как
мановением
палочки
д
и р
и
ж
е
р а
,
можно
упр
авл
я т ь
,
то
та
к
а я
вычис
ли
те
льная
м
ашин
а с
л
е
г
ко
с
т
ь
ю
р
ешит
са
мые
с
ложны
е
зада
ч
и.
Ч
то
ж
е
по
зво
ли
т
е
й
ра
бо
тать
г
о
р
а зл
о
э
ф ф
е
к т
и
в
н
е е
к
лассич
еско
го
компью
тер
а
?
Ес
ли
прои
зво
дите
льнос
т
ь
обыч
н
ого
проц
ессори
пропор
циональна
ко
лич
ест
ву
э
л
е
м
е
н
т
о
в
(
тр
ан
зис
торов)
,
то
в
к
вантовом
компью
тере
д
о б
а вл
е
н
и
е
кажа
ого
п
ос
ле
дующ
его
95
э
л
е
м
е
н
т
а
экспоненциально
увеличивает
его
произво
ли
те
льностъ
.
С
читается
,
что
квантовый
компью
тер
,
состоящий
и
з
1000
кубитов,
будет
за
в
е
до
м
о
превосходить
по
производите
льнос
ти
л
ю
б
ы
е
современные
компьютеры
(на
настоя
щий
момент
производите
льности
современно
го
п
ерсонального
компьютера
хва
тает
ДЛЯ мо
д
ел и
р о
в
а
н и
я
системы
,
состоящей
примерно
и
з
50
кубитов).
Испо
ль
зование
квантовых
компью
т
е
р
о
в
,
работающих
по
специальным
(кван
то
вым)
алгори
тмам
,
позво
лит
быстро
решать
з
а
д
ач
и
,
с
которыми
классические
алгоритмы
не
справляются
д
а
ж
е
з
а
весьма
з
н
а
ч
и
т
е
л
ь
н о
е
вре
м
я.
К
чис
лу
таких
задач
относятся
поиск
в
не
упорядоченном
массиве
,
ра
зложение
чисе
л
на
прос
тые
множи
тели (испо
ль
зуется
в
крипто
графии)
и
мо
де
лирование
кванто
вых
систем
(с
ложных
мо
л
екул)
.
Дл
я
создания
квант
овых
компьютеров
нуж
ны
с
ле
дующие
у
с
л
о
в
и
я
:
-
д
о
стат
о
ч
н
о
е
для
решения
зад
а
ч
и чис
ло
эл
е
м
е
нт
о
в
-
кубит
ов
,
как
дл
я
кажд
ой
симфо
нии
необхо
димо
определенн
ое
,
минимальное
чис
ло
музыкан
тов
.
-
э
леме
нты
кв
анто
вого
ком
пьютера
до
л ж
ны бы
ть
свя
заны
между
собой
,
обра
зуя
е
ди
ный
ансамб
ль,
Только
если
му
зыканты
играю
т
вместе
,
по
дстраиваяс
ь
под
ед
ин
ы
й
ритм
и т
е
м
п
,
можно
д
об и
т
ьс
я
гармонии
.
-
во
зм
ожность
з
ад
ат
ь
начальные
ус
ловия
(партитуры)
и
меня
ть
их
в
зависимости
от
з
а
д
а
ч
и
(функции
д
и р и
ж
е
р
а
)
.
-
ВО
ЗМОЖНОСТЬ
получа
ть
информацию
(уши
слушате
лей)
и
проверять
ее
на
прави
яьность
(апло
дисмен
ты
и
ли
помидоры)
.
Пока
все
э
ти
ус
ловия
не
реализованы
в
по
л
ной
мере
.
В
настоящий
момент
ра
зработаны д
в
е
принципиально
различные
конструкции
кван
тового
компьют
ера
,
в
которых
в
качест
ве
куби
тов
выступаю
т
л и
бо
ядерные
,
л
и
б
о
эл
е
ктр
о
н
ные
спины
.
Примером
к
вантового
компьютера
с
эл
е
кт
р
о
н
н
ы
м
и
куби
лами
являю
тся
с
ложные
Si
/Ge
гетероструктуры,
в
которых
обработка
ин
формации
осуществляется
н
а
эл
е
ктр
он
ах
про
волимос
ти от
де
льных
и
з
о
лированных
д
р у
г
от
Рис.
1.
Органическая
-
се
м
и к
у
б и
т
о
в
а
я-
молек
ула
друга
с
лоев.
Наиболее
у
дачным
э
к с
п
е
р
и
м
е
н
т
о
м
можно
счи
тать
7
-кубитный
ядерный
кван
т
о
в
ы
й
компью
тер,
со
з
данный
группой
ученых
из
1ВМ
и
С
тенфор
дского
университета,
КП'Г{)
рый
не
давно
позволи
л раз
ложить
число
15
на
множите
ли
5
и
3.
При
эт
о
м
кубитами
явля
лись
спины
я
дер
атомов
о
т
де
льной
с
ло
жной
органической
молеку
лы
(1
9F)
гс
='
3С('
9F)
I3C\Fe(COMC
5
H
5
)]= c (
19
F)2
(рис
.
1).
Благодаря
ко
лоссальным
в
ложениям
в
разработку
кван
тового
калькулятора
(бол
ее
100
млн
д
ол
л
а
р
о
в
США)
,
ученым
у
далось
д
об
и т
ьс
я
з
н
а
ч
и
т
е
л
ь
н
о
го
сокращения
числа
операций
(1
д
е
й
с
т
в
и
е
и
1
проверка
вместо
4
д
е
й
с
т
в
и й
и
4
проверок),
Как
показы
вают
теоретические
расчеты
,
при
ис
пользовании
бо
льшего
количества
кубитов
ст
а
нет
возможным
за
минуты
решать
задачи
,
ко
торые
современными
компьютерами
д
о
л
ж
н
ы
решаться
веками
.
Уже
сейчас
не
т
сомнений
в
том
,
ч
то
нанотехнологии
смогут
помочь
в
со
з
д
а
н
и
и
высоко
эффективных
квантовых
компью
теров
будуще
го
на
основе
квантовых
точек
и
квантовых
нитей
.
Ли
т
ератур
а
1.
В
а
ли
ев
КА
.
Кв
а
нто
вая
и
н
ф
ор
ма
т
и
ка
:
компью
т
е
ры
,
с
в
я
зь
и
кри
п
тогр
афия
//
В
е
стник
РАН
.
2000.
Т.
70,
NQ8.
С.
688.
2.
Китаев
А
.
,
Ш
ень
А.
,
В
я
лы
й М.
Кл
ассические
И
ква
нто
в
ы
е
в
ы
ч и
с
лени
я
.
М
.
:
МЦНМО
,
1999.
нхнотвхнохогии
КВАНТОВЫЕ
НИТИ
(Qualltulll
Wires)
Н
е в
и
ди
м ы
е
н
ити
связ
ы
вают
б
ол
ь
ше
в
се
г о.
Ф
ри
д
р
их
Ни
ц
ш
е
дорогой
чи
т
а
т
е
ль!
Ес
ли В
ы
откры
ли
эту
ста
т
ь
ю
,
н
е
успев
про
ч
и
та
ть
про
кв
а
н
товые
т
очки
,
н
е
чи
т а
й
те
с е
,
ос
та
вьт
е
,
н
е
по
л
ени
т
есь
пробе
жать
н
а
п
ару
ст
ра
н и
ц
впере
д
.
К
ван
т
овые
нити
(про
ве
ла)
пре
дстав
ляют
собой
о
дноме
рные
структуры
(
сформированны
е
,
как
правило
,
113
п
о
лупр
ово
дн
икового
м
а
териала)
,
в
ко
торых
в
силу
о
гра
н и
че
н и
я
во
зможности
д
в
и
ж
е
н
и
я
н
о
си
т
с
л
ей
з
а
р
яд
а
в
опре
дел
енном
напра
влении
прояв
ляю
тся
к
в
а
н
тово-ра
з
м
ерны
е
э
ф
фе
к
т
ы
.
Ко
гда
на пути
п
ото
ка
во
ды,
ст
ру
я
ш
е
г
о
ся п
о
р
ав
нине
,
ока
зывается
овраг
и
ли
канава
,
т
о
во
д
а
,
стекая
по
склона
м.
собирается
на
л
н
е,
То
ж
е
происхо
ди
т
и
с
эл
е
кт
р
о н
а
м
и:
ес
ли
перей
ти
от
т
р
е
х
м
е
р н
о
й
системы
к
кв
антовой
нити
,
непре
р
ы
вн
ы
й
э
нерге
тич
ес
кий
спектр
вырождае
тся
-
в
нем
во
зникаю
т
э
н
е
р
г
е
т и
ч
е
с
к и
е
ба
рьеры
.
огра
н
и
ч
и
вающие
д
в
и
ж
с
н
и
е
э
л
е
кт
р
о н о
в в
на
и
р
а
влсн
и я
х
,
перпенаику
лярных
оси
н
а
н
о
н
и
т
и
,
так
же,
как
стены
овр
аг
а «з а
п
и
р
а
ю
т-
потоки
во
д
ы
.
Сужение
же
нано
ни
ти
д о
р
азмеров
в
нс
ско
лько
д
е с
я т
к
о
в
и
ли
с
о
тен
ато
м
ов
вы
зывае
т
кван
тование
э
н
е
р
г
е
т и ч
е
с
к
о
г
о
спек
тр
а
:
эл
ект
рон
мож
е
т
свобо
лно
пер
см
ещ
а
ть ся
вдо
ль
о
си
нанонити
,
но
л и
ш
ь в
Т
О
М
с
луча
е
,
е
сл и
он
н
а
ходится на
п
ол
у
з
апо
лненно
м
эл
е
к
тр
о
н
н
о
м
у
р
о
в
н
е
,
а
к
про
в
о
д
у
.
е
с
те
с
т
венн
о
,
приложс
н
а
р
а
зн
ость
потенци
ало
в
,
то
ес
ть
име
ется
л
и
у
ка
н
ал
а е
сть
не
к
о
т
орый
у
клон,
В
п
о
л
у
п
ров од
ни
к
о
в
ы
х
кван
то
вых
пров
ол
о
к
а
х
.
к
а
к и
в
крис
т
а
л
л
а
х,
эл
е
к
тр
о н
н
еобхо
димо
пре
д
в а
ри
те
льно
в
о
з
буд
и
т ь
.
прип
ожи
в
д
о
ст
ат
о
ч
н
о
выс
окое
н
а
пр
я
жение
и
ли
об
лучи
в
свето
м
с
н
е
о
б
х
од
и
м
о
й
дл
и н
о й
во
лны
.
Именно
ани
з
отропия
э
л
е
кт р
о
н
н
ы
х с в
о
й
ст
в
и
явля
е
тся
о
с
но
вой
дл
я
со
з
да
н и
я
н ан
оу
с т
рой
с
тв
на
о
с
но
ве
к
ва
нто
в
ых
нитеii
11
источ
ни
ком
ин
т
ереса
к
ф
ор
ми
р
ованию
к
в
ан
товы
х
н
а
нопро
во
лок
п о
л
упров
о
дни
ков
.
На
сего
дня
ра
зрабо
тано
множес
т
в
о
по
дх
одов
к
формир
о
ва
н
и
ю
та к
и х н
аноси
с
т
ем
,
вкл
ю
ча
я
нан
а
л
ит
о
г
р
а
фи
ю
.
м
о
л
е
к
ул
ярн
о-
л
у
ч е
в
у
ю
э
п
и
т
аксию
или
непосре
дс
твснный
с
и
нт
е з
к
о
л
лои
дных
н
ан
а ч
ас
тиц
в
колбе
и
ли
проб
ир
ке
.
Кон
тро
л
ируя
ус
л
о
в
и
я
п
р
о ц
с
с
с
о
в
синте
за
.
мож
но
п
о
л
у ч
а
т
ь
квантовые
ни
ти о
п р
е
д
е
л
е
н н
ы
х
ра
змеров
с
з
а
д
а
н
н
ы
м
и
свойст
в
ами
.
97