Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
исс
ледований
в
об
ласти
наномагериалов
и
рис
ками
,
свя
занными
с
вне
дрением
ре зу
льтатов
этих
работ
(инновациониыми
рисками).
Но
вая
об
ласть
науки
требуе
т
неви
данной
прежде
степени
обобщения
з
н
а
н и
й
,
новой методо
ло
г
и и
исс
ледований
,
осо
знания
своего
места
сре
ди
д
р
у
г
и
х
писцип
лин
-
зд
е с ь
серье
зную
помощь
може
т
ока
за
ть
фи
лософия
науки.
Хо
роший
урок
,
по
зво
ляющий
не
повторя
ть и
з
вестных
ошибок
,
може
т
д
а
ть
новой
науке
ис
тория
,
ес
ли
прис
лушаться
к
ее
опыту.
Наконец,
в
общес
тв
е
на
личсс
тв
ую
т
как
за
в
ы
ш
с
н
н
ы
с
ожидания
в
отношении
нанотехно
логий
,
так
и
о
ткровенные
страхи
,
которые
вы
званы
т
е
м
,
'ПО
н
анообъскты
нельзя
уви
де
ть
и
потрогать
руками
,
а
по
ра
змерам
они
сопос
тавимы
с
опасными
вирус
ами
и
канцерогенными
час
тинами
.
З
а
ч
а
с
ту
ю
по
добные
с
трахи
-
сви
де
т
е
л
ьст
в
о
не
дос
т
аточной
и
ли
неправильной
ин
формированности
общества
.
Пре
лс
гавляется
,
что
социоло
гия
по
зволит
осушесгвить
мони
то
рин
г
о
бщ
е с
тв
е
и
н
о
го
мнения
и
реали
зова
ть
обр
а
тн
ую
с в
я
з
ь
,
т
.
е
.
п
омочь
ученым
грамо
тно
инф
ормиро
вать
обще
ст в
о О
своих
р
азработках
.
Завершая
х а
р
акт
е
р
и ст и
к
у
наук
о
нанома
те
ри
алах
и н
ано
т
схно
логия
х к
ак
новой
межлис
цип
линарно
й
об
лас
ти
,
с
ле
дуе
т
подчеркнуть
л
р
у
г
о
й
атрибу
т
междисцип
линарнос
ти
-
об
р
азов
а
т е
льный
а
с
п
е
к
т.
Нанотехно
логии
на
правлены
в
б
у
д
ущее
,
и
передать
накоп
ленные
з
н
а
н
и
я с
л
е
дующему
поко
лению
исс
ле
дова
те
-
л
е
й
нанемира
нево
зможно
бе
з
эффективной
системы
нанодвбразования
.
Примером
учебного
за
в
ед
е
н и
я
России
,
реа
л из
у
ю
щ
е
г
о
нанообра
зовате
льныс
программы
.
является
Факу
льте
т
наук
о
материалах
(ФНМ)
Московского
госу
дарственного
университе
та
им
.
М
.В
.
Ломоносова.
Необхо
димос
ть
СО Здан ин
специального
материалове
дческого
факу
льте
та
в
классическом
универси
тете
бы
ла
про
дик
т
о
в
а н а
насущными
потребностями
быстро
ра
зниваюшейся
науки
и
т
ехники
на
рубеже
ХХI
иска
,
особенно
в
областях
,
нахопяшихся
«
н
а
стыке
»
раз
личных
наук
.
ФНМ
был
изначально
з
ад
у
м
а
н как
междисцип
линарный
факу
льте
т,
пре
лна
значенный
дл
я
Формирования
специа
л и
с
т
о
в,
по
дготовленных
дл
я
провеления
исс
ле
д о
ва
н и
й
в
смежных
об
л ас
тях
химии
.
фи
зики
и
механики
материалов
;
дл
я
воспитания
э
литар
ных
материаловедов-исс
ле
довате
лей
,
приобре
т
ших
з
а
ю
лы
обучения
как
хорошие
навыки
конкретной
экспериментальной
рабо
ты
,
так
и
уси
ленную
общенаучную
по
дготовку
.
Особое
внимание
на
ФНМ
у
де
ляе
тся
нанотехнологиям
.
Приори
ле
тными
направлениями
на
факу
лые
те
также
я
вляю
тся
биоматериалы
,
злектроке
рамика
,
функциональные
композиты
.
тонкие
пленки
и
гетероструктуры
.
За
пос
ледние
5
л
ет
удалось
до
ст
и ч
ь
п
с
рс п
с
кт
н в
н
ы
х
ре
зу
льт
а
тов
,
со
поставимых
по
своему
научному
уровню
с
луч
шими
мировыми
д
о
с
т и
ж
е
н
и
я
м
и
,
в
различных
об
ластях
пере
довых
наукоемких
иссле
дований
.
л
и
т
е
р аз
у
ра
1.
Р
ок о
М. Р о
с
си
й
ский
хими
ч е
ски
й
жу
рнал
(
Ж
.
Рос
.
х
и
м
.
об
-
на
и
м
.
Д
.
И
.
М
с
нл
с
л
с
е
в
а)
.
2002.
Т.
XLVI,
N2 5.
С.
90
-9
5
(hll
p
:
liwww
.
c h
e
m.m
su
.
s
u
/ru
s
/jou
гn
al
s
/
j
vho
/
2
00
2
-
5
/9
0
.
pdf)
2. Cahn R. Thc Coming
о
С
M
al
eг
i
a
J
s
Seiencc.
А
гп
ы
его
агп
:
Р
е
гр
а
гпоп
,
2001.
3,
Е
г
иков
а
В
.
Ин
т
с
л
лс
кт
(
га з
е
та
о
ву
з
ах
и н
а
ук
е
)
.
2004. N
24(4
8).
4.
Е
ги
к
ова
В.
М
о
ско
вска
я
пр
а
в
д
а
.
2004. 5
м
ая
.
118
•
• •
МЕЗОПОРИСТЫЕ
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ
СИТА
(Mesoporous
Molecular
Sieves)
в
р
е
ш
е
т
е
по
ду
н
е
носят.
Армя
нская
п о
г
о
в
о
р к
а
Ч
т
о
вы
п
ел
а
е
т
е,
КОГДа
х
от
и
те
при
го
товит
ь
н
а
З
а В
ТР
а К
б
ли
ны
?
О
тмеря
е
те
необходимый
объем
м
олока
,
разб иваете
в
не
ю
н
ужно
е
ко
личес
тво
я
и
ц
,
кладете
С
а
х
ар
И со
л
ь
по
вк усу
и
,
пере
ме
ш
ивая
,
п
осте
п
е
н
н
о
д
о б
а
вл
я
е
т
е
м
у
ку
,
пре
двари
тель
н
о
пр
осеи
в
ая
е е
чере
з
спе
циальное
си
то
.
Даже
на
чинающа
я
х
о
з
яй
к
а
з
н
а
ет
,
ч
то
ме лкие
п
оры
по
зво
ляю
т и
з
б
ави
ться
о
т
круп
ных
ком
к
ов
с
л
еж
авш
еися
муки
,
не
д
а в
а я
им
испор
ти
ть
т
ест
о.
С
и
та
-
м
а
т
ери
алы
с
од
н
о
р
од
н
ым
рас
п
ред
еле н
и
е
м
п
ор
ст
р
ог
о
кон
тро
лир
у
емого
р
аз
м
е
ра
-
мо
ж
н
о
Н
аЙ
ТИ нс
т
оль
к
о
на
к
у
хне
хоро
ше
й
х
о
зяй
к
и,
110
и
В
приро
д
е
(цеолuты)
и
ли
даж
е
ис
к
усс
тв
енно
син
те
зиров
а т
ь
в
л
а
б
о
р
а
то
рии
.
П
ер
вые
мо
л
ек
у
лярные
си
т
а
,
об
л
ад
аю
щие
л
ор
а
ми
н
аноме
тр
о
во
го
ра
змера
и
способные
-
п
р
о
с
е
и
в
а
т ь»
м
о
л
е
к
у
лы
химических
сое
дин
е
н
и
й,
б
ы
л
и
полу
че
ны
н
1992
ю
д
у
исс
ле
лов
а
т
с-
..
л я
м
и
американско
й
компании
Mobile Research
and Development
Сотрогапоп
.
Им
у
далос
ь
синт
е
зировать
семейств
о
м
ат
ери
алов на
основ
е
л
и о
к
с
ил
а
кремния
с
чре
звыча
й
но
высокой
уд
ел
ь
н о
й
повер
хнос
тью
(
~IOOO
M
2
j r),
в
которых
поры
ра
змером
3
н
м
б
ыли
стр
ого
у
п
о
ря
дочены
,
к
ак
в
и
звес
т
ных
всем
к
у
линарных
ситах,
а
их
ра
змер
в
пре
д
е
лах
ма
териал
а
не
от
л и
ч
ал
с
я
бо
лее
чем
на
5%
(рис
.
1).
Сформиро
вать та
к
у
ю
структур
у
о
каз
ал
о
с ь
воз
м
о
ж
н
ы м
с
п
омошью
темплатного
метод
а
,
испо
ль
з
уя
ми
и
е
ллы
ра
ЗЛИЧНЫ
Х
поверх
ностно
-активных
ве
щ
е
ст
в
u
качестве
шаб
лона
,
На
котором
проис
хо
дило
обра
зование
се
тки
п
и
с
к
сил
а
кремнии
.
У
д
аление
те
м
пп
а
т
а
и
з
сформированш
егос
я
кар
каса
приво
дило
к
обр
а
з
ов
анию
уп
о
р
яд
о
ч
е
н
н
ых
по
лос
те
й
Т
аКОГО
же
р
азм
ер
а
и
формы
,
КаК
ор
га
ническая
миц
е
лл
а
.
Дал
ьн
е
й
шее
р
а
зви ти
е
ме
то
да
и ис
по
л
ьзов
аии
е
р
аз
личных
т
е
м
пл
а
то
в
по
з
в
ол
и л
о
син
те
зиро
в
ат
ь
хорош
о
упорядоченны
е
и
о
днородные
г
е
к
саг
о
н
ал
ь
н
ы
е
,
кубич
ески
е
и л
а
ме
л
лярные
с
труктуры
.
Кроме
того
,
п
оск
ол ь ку
р
азмер
мице
лл о
пр
е
пс
ляе
тся
дл
и н
о
й
«
уг
лс
в
о
л
о
ро
дного
хвос
т
а
»
обр
азующих
их
молеку
л
ПАВ
,
т
о,
и
зменяя
ее
,
у
далос
ь
расшири
т ь
во
змо
жны
е
р
а
змеры
пор по
луч
аемых
мо
л
ску
л
яр
ны
х
си
т
пр
акти
чески н
а
весь
-мс
зо
-
диап
азо
н
пори
с
тос
т и
-
от
2
д о
50
11М
.
Уникальные
св
ойс
тва
м
е
зо
порис
тых
мат
е
р
и
алuв
привпекаю
т
к
ним
прис
т
аль
ное
в
н
и
ма
н
ие
,
И
,
дейс
тви
те
льно
,
мо
леку
л
ярны
е
си
та
н
по
л
ной
мере
о п ра влал
и
во
зложенные
н
а
них
113
-
лс
жд
ы
-
в
н астоя
щий
момен
т
м
е
зопори
с
т
ы
й
д
и
о
к
с
ид
кр
емния
при
меняется
в
Качес
т
ве
к
а
тал
из
ат
о ро
в
и
носите
лей
дл
я
ка
т
али
з
а
торов
,
ад
с
о рб
е
нт
о
в.
се
лск
тинных
мембран
.
а Т
а
кже
ма
триц
для
получ
ения
о
днор
о
дных
по
р
азмеру
нанострук
гур
и
бо
льшо
г
о числа
функцион
а
л
ь
ных
ком
п
озитны
х
мате
р
и
ал
о
в
.
119
Рис.
1. м
и к
р
оф
ото
г
р
аф
и и
гекса
го
нал
ь
н
ой
ф
а
зы м
е
з
оп
о
о и
с т
ог
о
диокси
д
а
кре
м
н и
я:
а
-
п
е
рп ен
дик
у
л
ярно
к
ан
а
л
ам
пор
;
б
-
ВДОЛЬ
пор
Т
и
п
ы
мезопористых
фаз
оксида
кремния
It
алюмосияикатов
Принягое
обознач
ен
ие
фазы
Темпла
т
С
т
р
у
кту
р
а
пор
МСМ-
4
1
МС
М-
48
МСМ-50
S
ВД-
I5
MSU-n
C
n
l1
2n
-l-
I
N
(CH
))Janion.
n = 6
-22.
апюп
ь
11
з
1
.
О
Н
Сn
Н]:
н
!
,N(CH.
1
)J<l11io n .
11
:=0:
6
-22,
зпiО
I1
=
liа
l
.
О
Н
-
Cfll l]:n+
,N(
С
Н
з
)
"
а п
i
(
щ
,
п
=6
-22
.
''''
;
01
1
=
11
з
1.
о
н
гриблоксопплимсры
Гексагональная
К
у
б
и
че
с
к
а
я
Ламсллнр
ния
Гекса
гональная
Ламелляр
ная
иерар
х
ическая
2- \0
2-
5-30
4
-6
Ли
т
ер
а т
ур
а
1.
Б
ауа
п,
Та
ю
те
с
М
.•
Ртпауа!а
7:1.
Na
nopo
гo us
Matcrials
11
(SШ
d
ic
s
in s urracc Scienee and Catalysis),
Elsevier Seie
l1
ce. 2000.
Р
.
9
1
6
.
2.
Р
ома
нов
ски
и
Ь
.в.
.
М
ак
ш
ина
Е.
В
.
Н
а
н
ок о
м
п
о
л
и
т
ы
к
ак
Ф
УII
КUllOН
i
L
1ЫIЫ
С
ма
те
р
иал
ы
11
С
о
росо
нск
ий
о
бр
а
з
о
в
ате
л
ь
н
ы
й
жу
рнал
.
2ОО4
.
N<>
2.
С
.
50-5
5.
120
• • •
МЕТАМАТЕРИАЛЫ
(Metamaterials)
Т
а
к
с
об
о
р
ы
кр
и
с т
ал
ло
в с в
е
р
х
ж
из
не
н
н
ы
х
До
бро
с
о
ве с
тно
л
у
ч
-пауч
о
к
Р
ас
п
у
ск
а
я
н
а
р
е
бр
а
,
и
х с
ыз
н
о
в а
Соб
и ра
е
т
в
ед
и
н
ы
й п
учок
...
О
.
М
а
н
д
е
пьш
там
Согласно
совреме
н
ной
т
е р
мин
о
л ог и и
,
Б
а б
а
-Я
г
а
не
ворожит
,
а
с и
нтез
ирует
м
е
т
ам
ат
е р
и а л
Д
е
т
ск
ая
зада
ч
ка
«
Чт
о
тя
же
л
е
е
:
ки логр
амм
ват
ы
и
л
и
к и
ло
г
р
амм
же
л
е
з
н
ы
х
опи лок
?
'
)
п
о
с
т
а
в
ит
в
з
а
т
руд
не н
ие
р
а
з
ве
'ПО
не со
обра
з
и т
е
ль
но
го
перн
оклассник
а
.
Гор
аз
до
ин
тереснее
рассуж
дать
н
а
те
м
у:
«
Ка
к
и
м
и
свойс
твами
бу
де
т
о б
л
ад
а
т ь
мат
е
р
и
ал,
кото
рый
мы
по
л
учим
,
ес
ли
тщат
ел
ь
н
о
см
е
шаем
ме
л к
о
и
змельч
енн
ую
ват
у
и
ж
елез н
ы
е
опи
лк
и
?
'
)
Ин
ту
и
ти
вно
пон
ятно
:
чт
о б
ы о
тве т
ить
н
а
эт
от
вопрос
,
н
а
до
вспомнить
с
в
о й
ст в а
же
л
е за
и в
а
т
ы
,
п ос
ле
ч
е
го
м
ожно
с
у
ве
р
е
н н
о
ст
ь
ю
ут
ве
р
жда
ть,
ч
то
п
о
лу
ч е
н н
ый
ма
те
р
иал
наверня
ка
бу
дет
,
на
п
р
им
е
р
,
реагирова
ть
на
п р и
с
утст
н
ис
м
а
г
н и
та
и во
д
ы
.
О
дн
ак
о
все
г
д
а
ли
свой
с
тва
м
ного
фа
з
но
го
мат
е
р и
ал
а
опре
де
л
я
ют
с я
ис к
люч
и
те
ль
но
сво
й
с
твами
обр
азующих
..
е
ю
компон
ен
тов
?
Х
оч
е
тся
от
ветил,
на
э
т
о
т
во
прос
п о
ложи
те
льно
-
сл
ожно
пре
дставит
ь
себ
е
,
скажем
,
смес
ь
ди
э
лектриков
,
ко
торая
прово
д
и
т
э
лектрический
ток
.
«
Т
а
к
о
е
бывает
т
ол
ь
к
о
в
с
ка
з
к
а
х'
»
-
пос
тарается
реа
би
литироваться
пер
воклас
сник
,
всп
омнив
многочис
ленных
кол
ду
нов
и
во
лшебниц
и
з
д
е
т
с
к и
х
ска
зок
,
ко
торые
,
см
ешивая
вс е
в
о
з
мо
ж
н
ы
е
мух
оморы
,
л
я
г
у
ша
ч
ь
и
л
а п
к
и
и
кры
лья
лету
ч
и х
мышей
,
по
луч али
ма
г
ич
е
ск
и
е
порошки
,
во
лшебны
е
свойства
ко
то
ры
х
,
строю
г
о
в
о
р
я,
м
ух
ом
о
ра
м
и
л
я
г
у
ш
а
ч
ь
и
м
л
а
п к
а
м
н
ссвойс
твенны
.
Впрочем.
к
а
к это
ни
у
ди
вите
ль
но
,
со
времен
н
ая
н
аук
а
з
н
а
ет
примеры
т
о
г
о,
к
ак со
вмеще
ни
е
впо
лн
е
з
а
у
р
яв
н
ы
х
ма
т
ери
а
лов по
з
воля
е
т
со
з
павать
объ
ек
ты
,
с
в
ойс
тв
а
которых
не
т
ол
ь
ко
не
прис
уши
исп оль
зу
емым
ко
мпонен
там
,
но
и В
принцип
с
не
мог
ут
бы
ть
най
дены
в
приро
д
е и,
как
м
о
же
т
пока
за
ться
на
первый
в
зг
л
яд
,
за
п
р
е
щ
е
н
ы
з
а
к
о
н
а
м
и
фи
зики
.
«
Э
т
о чу
ло
!
»
-
с
к
а
же
т п
ервоклас
с
ник
.•
Не
т
,
э
т
о
ме
та
м
ате
р
иал
ы
!
»
-
во
зра
зи
т
с
овр
е
м
енн
ый
уче
ны
й
.
И
о б
а
б
у
д
ут
по
-св
о
ему
правы
,
по
т
ому
ч
то
с
т
о
ч
к
и
з
р
е
н и
я
классиче
ской
науки
м
е
та
матери
алы способн
ы
т
в
о
р и
т ь
самые
н ас
тоя
щие
чу
д
е
са
.
Впроч
е
м
,
с
ам
проц
есс
со
з
д
ания
метам
атери
ал
а
то
же
подобен
во
лшебству
,
так
ка к
компо
нент
ы
м
е
та
м
а
тс
р
иал
а
н
е
дос
таточно
прос
то
см
ешать
,
как
э
то
д
е
л
ал
и ск
азочные
вол
шебники
-
их н
еобхо
димо
пр
ави
льно
струк
тур
иро
ват
ь
.
Ме
т
ам
ат
сриалы
-
э
то к
омп
ози
тные
м
ат
е
риалы
,
свойс
тва
которых
обус
ловл
ены
не
с
т
олько
индивиду
альными
фи
зическими
свойствами
их
компонентов
,
ско
лько
микроструктурой
.
Термин
«
м
е
та
м
а
т
е
р и ал
ы»
особе
н
но
ч
а
ст
о
применяют
гю
:1.2:1.
отношению
к т
е
м
компо
зитам
,
которые
демон
стрируют
свойства
,
нсхарактерные
для
объек
т
о
в,
встречающихся
в
природе
.
О
дним
из
наибо
лее
горячо
обсуждаемых
в
пос
ле
днее
время
типов
ме
таматериалов
явля
ются
объекты
с
отрицате
льным
показателем
преломления
.
Из
курса
шко
льной
физики
хо
рош
о
известно,
что
показате
ль
прелом
ления
сре
ды
(n)
являе
тся
величиной
,
показывающей
во
сколько
раз
фазовая
скорост
ь
э
л
е
ктр
о
м
а
г
нитного
и
злу
чения
в
сре
де
(v)
меньше
скорос
ти
свет
а в
вакууме
(
е)
:
п
=
е!
v.
Показа
те
ль
пре
л о
мпе
н
и
я
вакуума
равен
I
(что
,
собс
твенно
,
с
ледует
и
з
опре
де
ления)
,
т
о
гд а
как
для
большин
с
тва
оптических
сред
он
больше
.
Например,
обычное
силика
тное
стекло
имеет
показагель
пре
ломления
!,5,
а
з
на
ч
ит
,
све
т
распространи
е
т
с
я
в
нем
со
скорос
тью
в
1,5
р
аза
меньше,
чем
в
вакууме
.
На
теоре
тическую
возможность
сушес
твова
ния
уник
альных
материалов
с
отрица
тельным
пока
загс
нем
пре
лом
ления
ук
азал
сове
тский
физик
Виктор
Весенаго
почти
40
лет
назад
.
Дело
в
т
о
м,
'ПО
коэффициент
пре
ломлении
связан
с
д
в
ум
я
фундаментальными
характеристиками
ве
щес
тва
,
д
и эл
е
к
тр
и ч
е с
к
о
й
проницаемостъю
Е
и
магнитной
проницаемос
тью
11
,
простым
соот
нош
ением
:
n
2
=
Е'
11
.
Несмотря
113
то
,
что
дан
ному
уравнению
у
довле
творяю
т
как
положи
те
льные
,
т а
к и
отрица
те
льные
значения
п
,
ученые
д
ол
г
о о
тк
азывались
верить
в
физиче
ский
смыс
л после
дних
-
д
о
тех
пор
,
пока
Ве
с е
лаго не
пока
зал
,
ч
то
п
может
быть
меньше
О
в то
м
с
лучае
,
ес
ли
одновременно
Е
<
О И
11
<
О
.
Приро
дные
материалы
с
отрицательной
ди
эл
е
к
т
р
и
ч
е с
ко й
проницаемостью
хорошо
и
з
вестны
-
э
т
о л
ю
б
о
й
металл
при
частотах
ниже
плазменной
ч
астоты
(при
которой
метал
л
ста
IЮВИТСЯ
про
эрачным)
.
Гораз
до
с
ложнее
со
з
дать
ма
териал
с
11
<
О
-
в
приро
де
такие
материалы
не
сущес
твую
т
.
Именно
по
этой
причине
ра
боты
Вссслаго
д
о
л
г
о
е
время
не
привлекали
д
ол
ж
н
ог
о
вним
ания
научной
общественности
.
Прош
ло
30
л
е
т,
прежде
чем английский
учс
ный
Джон
Псндри
(John Pendry)
в
1999
г
.
по
ка
з
ал
,
ч
то
о
трица
те
льн
ая
м
агнитная
проницае
мос
ть
мо
жет
бы
ть
по
лучена
дл
я
про
водяще
го
кольца
с з
аз
о
р
о
м
.
Ес
ли
помес
тить
такое
ко
ль-
110
в
персменное
магнитное
по
ле
,
в
кольце
во
з
никне
т э
л
е
к
тр и
ч е с
ки
й т о
к
,
а
на
месте
за
зора
во
зникнет
д
у
го
в
о
й
разряд
.
Таким
образом
,
возможны
системы
с
отри
цательным
откликом
как
на
э
лектрическую
,
так
и на
магнитную
компоненту
электромагнитного
излуче
ния.
Объе
дини
ть
обе
системы
в
о
дном
материале
впервые
у
далось
американским
ис
с
ледователям
под
руково
дством
Дэвида
Смита
(David Smith) 11 2000
г
.
Созданный
метаматс
риал
состоял
из
металлических
стержнсй
,
о
т
ветственных
за
Е
<
О
,
И
ме
дных
ко
льцевых
ре
зонаторов
,
благо
ларя
которым
у
далось
до
б
и т
ьс
я
11
<
О
.
Несомненно
,
структуру
,
изображенную
на
рис
.
1,
с
ложно
назвать
материалом
в
трали
ционном
смыс
ле
этого
с
лова
,
поскольку
она
состои
т
из
отдельных
макроскопических
объек
тов
.
Между
тем
,
д
а
н
н
а
я
структур
а
«
опт
и
м
и
з
и
рована»
для
микрово
лново
го
и
злучения
,
дл
и
н
а
во
лны
которого
значите
льного
больше
о
тде
ль
ных
структурных
эл
е
м
е
н
т
о
в
ме
тама
териала
.
Поэтому
с
точки
з
р
с
н
и
я
микрово
лн
пос
л
с
лний
также
однороден
,
как
,
например
,
ко
л
лоидный
раствор
для
видимого
све
та
,
Пос
леловате
льно
уменьшая
размеры
структурных
элементов.
мож
но
со
здавать
метаматериалы
с
отрицательным
показателем
пре
ломления
дл
я
герагерцевого
и
инфракрасного
д
и
а
п
аз
о
н
о
в
спектра
.
Учсныс
ожидают,
чт
о
,
б
лагодари
д о
ст
и
ж
с
н
и
я
м
соврс
мснных
нанотехнологий
,
в
самое
б
лижайшее
Р
и с
.
3..
Ф
от
огр
афи
в
м
е
т
ам
ат
ери
ал
а
с
о
тр
и
цател
ь
н
ы
м
п
о
к
а
зат
е
л
ем
п
ре
х
ом
х
ения
Al\Я
ми
к
ро
в
о
лн
ов
о
г
о
и з
в
уч
ения
122
• • •
врем
я
б
у
д
ут
со
з
д
аны
м
е
тама
териалы
и
пп
я
ви
д
и
м о
г
о д
и
а
п
аз
о
н
а
спектра
.
С
то
ч
к и
з
р
е
н и
я
фи
зики
м
етама
тери
алы
с
о
трица
те
льным
пока
з
ате
л
ем
пре
ломления
яв
л
я
ю
т
с
я
антипо
дами
обычных
м
атериалов.
В
с
лучае
о
триц
ате
льного
пок
а
зателя
пре
ломле
ния
происхо
ди
т
обращение
фазовой
скорос
ти
эл
е
кт р
о
м
а
гн
и т н
о
г
о
и
з
лучения
;
л
о п л
е
р
о
в
с
к
и й
с
д
в
иг
происхо
дит
В
противопо
ложную
с
торо
н
у
;
черенковско
с
и
злучение
от
д
в
и
ж
у
ш
е
й
с
я
з
а
р
я
женной
час
тицы
происхо
дит
пе
вперед
,
а
на
зад;
собир
аюшие
л
и н
з
ы
становятся
рассеи
в
аюшими
и
наоборо
т
...
И
все э
т
о
-
лишь
не
-
бо
льшая
часть
тех
у
диви
тельных
явлений,
ко
т
о
р
ы
е
во
зможны
дл
я
ме
таматериалов
с
отри
цатс
льным
пока
за
те
лсм
пре
ломления.
Прак
тическое
испо
ль
зование
таких
материалов,
в
первую
очере
дь
,
свя
зано
с
во
зможностью
со
з
д
а н
и
я
на
их
основе
тернгерцевой
оптики
,
что
,
в
свою
очере
дь
приведет
к
развитию
мстеоро
л
о
ги
и
и
океано
графии
,
появлению
рапаров
с
новыми
свойствами
и
сре
дс
тв
всепогодной
на
вигации
,
устройств
л
и
с
т
а
н
ц
и
о
н н
о
й
лиагности
ки
к
ач
ества
д
е
тал
е
й
и
сис
тем
бе
зопасности
,
позво
ляющих
обнаружить
под
одеждой
оружие
,
а т
а
к
ж
е
уника
льных
ме
дицинских
приборов
.
л
11
Т
е
р
а
т
у
р а
1. Smilh D.R.. PadiJfa W.J., Vier D.C , Nemat
-N
asser
SC
, Schu/tz S. Physical Revicw
Гсп
егз.
2000. N! 84.
Р
.4
1
84
.
2. Padilla w.J.,
В
а
з
о
»
о.
н..
Smi/h
о
.я.
Materials
Т
оё
а
у
,
2006.
У
о1
.
9, N! 7
-8.
Р
.
2
8
-
3
5
.
123
МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ
(Microelectromechanical
Systems)
Почем
у
бы
на
м
не
све р
л
ит
ь
о
т
в
ер
с
ти
и
,
ре
за
ть
и
ли
с
паивать
,
ш
т а
мп
оват
ь
и
ли
формов
а
ть
пр
е
дм
е
т
ы
н
а
б
есконечно
м
а
лом
уров
н
е
'!
Ричар
д
Ф
ей
нма
н.
~
Там
в
н и
з
у
мно
г
о
мест
а
»
,
/959
г.
Рис.:I..
Ко
м
екция
миниатюрных
р
ужей
и
револьверов
в
Т
у
л ь
ск
ом
м
у з
е
е о
ру
ж
и
я
рядом
с
о б
ыч
н
о
й з
а
ж
и
г
а
л к
о
й
Если
Вы
з
агл
я
н и
т
е в
Тульский
музей
ору
жия
,
то
найдете
в
нем
не
то
лько
богатейшее
собрание
э
к
с
п
о
н
ат
о
в
на
военную
тему
.
Как
известно
,
Тула
-
это
ро
дина
не
только самова
ров
,
пряников
и
оружия
.
З
десь, ес
ли
верить
Н
.С
Лескову
,
жил
удиви
тельный
мастер
Лев
ша
,
сумевший
попковать
анг
лийскую
б
лоху
,
з
дес
ь
же
сею
дня
живут
мастера
,
создающие
миниатюрные
копии
обычных
инеобычных
предметов
.
Поэтому
в
музее
Вас
бу
дет
ждать
сюрприз
-
коллекция
действующего
(!)
мик
роскопического
оружия,
рассмотреть
которую
можно
то
лько
под
микроскопом
.
Вес
самою
маленького
револьвера
составляет
всего
5,5 1'.
Поэтому
каже
тся
просто
невероятным.
что
ею
барабан
способен
вращаться
,
а
сам
рево
львер
вполне
может
стре
лять
крошечными
пулями
ка
л
и
б р
а
1,5
мм
(рис
.
1).
Но
сегодня
уже
и
эти
э
к с
п
о
н
а
т
ы
не у
дивят
ученого
:
з
н
ач
и
т
ел
ь
н
о
более
с
ложные
микрораз
мерные
механические
устройства
произво
дя
т
ся
в
промышленных
масштабах
и
окружают
человека
повсюду
-
мы
просто
не
можем
их
увиде
ть!
Причем
особый
ин
терес
пре
дставляют
не
сто
лько
просто
механические, ско
ль
микро
электромеханические
системы
и
ли
МЭМСы,
способные
на
микроуровне
иреобразовыва
ть
механическую
энергию
в
эл
е
к т
р
и ч
е
с
к
и
е
или
оптические
сигналы
и
наоборот
.
Со
здание
МЭМСов
стало
во
зможным
то
лько
в
пос
леднее
время,
преимущественно
б
лаго
паря
стремитель
ному
развитию
полупрово
дниковых
т
е
х н
о
л
о
ги
й
.
В
конце
50-х
годов
прошлого
ХХ
в
.
извест
ный
физик
Ричар
д
Фейнман
пуб
лично
пообе
шал
1000
д
олл
а р
о
в
(немалая
по
тем
временам
сумма)
тому
.
кто
создаст
эл
е
ктр
и
ч
е с
к
и
й
мотор
размером
менее
1/64
д
ю
й
м
а
(примерно
0,4
мм)
.
Вызов
принял
мо
лолой
ученый
Уи
льям
Мак
ле
ллан
,
который
вручную
собрал
требуемое
устройство
с
помощью
пиице
та
и
оптического
микроскопа
.
Сейчас
микромотор
Маклеллана
можно
увидеть
в
музее
Калифорнийского
тех
пологического
института
.
Интерес
к
микроэпект
ромеханическим
системам
постепенно
охва
ты
вал
все
больше
университетов
и
компаний
;
и
уже
к
середине
80-х
годов
прошлого
века
успе
хи
в
об
ласти
разработки
МЭМС
приве
ли
К
со
зданию
первых
коммерческих
про
дуктов
на их
основе
.
124
• • •
Рис.
2.
ПОЧТИ
н
е
ВИАИМЫЙ
н
е в
оор
уж
енным
гхаэо
м
кл
ещ
с
У
Д
И
Вl\е
н
ие
м
в
зир
а ет н а
мик
ро
ск
о
пич
ески
е
ш
е
ст
еренки
,
и
зг
о
тов
л
енн
ы
е
в
MEТU
(
Ту
р ц
ия)
Как
правило,
к
МЭМС
относя
т
механиче
ские
устройства
р
азмером
от
мил
лиметра
до
микром
е
тра
(рис.
2).
Важно
о
тме
тить
,
что
на
та
к
о
м
масштабе
обычные
законы
макромеха
ники
н
е
всег
да
применимы
.
Поскольку
отно
шени
е
поверхности
к
объему
дЛЯ
МЭМС
на
порядки
больше
,
чем
ДЛ
Я
макроскопических
механических
устро
йст
в
,
особое
з
н
а ч
е
н
и
е
при
обре
тают
поверхнос
тные
э
ф ф
е
кт ы,
связанные
с
т
ре
н
ие
м
,
э
лектрос
та
тикой
и
смачиваемостью
.
Основным
материалом
дл
я
и
зготовления
МЭМС
яв
ляе
тся
кремний
,
что
св
язано
с
его
хорошими
механическими
свойс
твами
и вос
прои
зво
димой
технологией
с
труктурирования
ме
то
дом
л
и
т
ог
р
а
ф
и
и,
ра
зрабо
танной
для
со
з
д
а
н
ия
современных
ин
те
гральных
схем
и
из
д
ел
и й
нанаэлектроники
.
Все
э
т
о
по
зволяет
инт
с
гриров
а
ть
МЭМС
с
уже
сушествуюшими
электронными
компонентами
.
В
то
же
вре
мя
,
н
есмотря
на
массовое
прои
зводс
т во
пос
л
е
д
н
и
х,
монокрис
тал
лич еский
кремний
оста
е
тся
в
есьма
дорогим
материа
лом
,
по
э
тому
М
ЭМС
пер
е
дко
и
зготав
ливаю
т
на
основе
по
л
и
ме
р
о
в.
Иног
да
дл
я
прои
зводства
МЭМС
и
спо
ль
зуют
и
ме
таллы
(
зо
ло
то
,
ник
е
ль
,
алю
м
и
н
и
й
,
хром
,
т
ит
а
н
,
в
ол
ь
ф
р
а
м
и
д р
уг и
е
)
.
Как
прави
ло
,
прои
зво
дс
тво
МЭМС
ока
зывается
деше
в
ле
тра
дициониой
сборочной
те
х
п
ол
о
гии
,
применяемой
при
со
з
дании
макроско
пических
механических
устройств
,
песко
ль-
.:
ку
при
соз
дании
МЭМС
расхо
дуется
меньше
ма
териала,
а
промыш
лснное
прои
зво
дство
МЭМС
является
параллельным
пропессом
.
при
котором
за
о
дин
прои
зво
дственный
цикл
на
о
дной
кремниевой
пластине
можно
про
и
звести
сразу
сотни
готовых
устройств
.
Кро
ме
того,
при
со
з
дании
сложных
устройств,
сос
тоящих
и
з
множества
компонен
тов
,
МЭМС-технология
по
зво
ляе
т
повысить
на
дежность
(поскольку
все
компонен
ты
ин
тег
рированы
в
одной
плате)
и
э
ф ф
е
кт и
в
н
о
с
ть
(т
.к
.
компоненты
расхо
дуют
ма
ло
э
н
е
р
г
и и
вследствие
своего
микроскопического
размера
и
близкою
распо
ложения
элементов)
.
Чре
звычайно
малый
размер
по
зво
ляет
ис
пользовать
МЭМС
в
различных
миниатюр
ных
устройствах
,
начиная
о
т
механических
часов
и
з
а к а
н
ч и
в
а я
имплан
татами
д
л
я
чело
века
.
Можно
вы
дели
ть
нескол
ько
примене
ний
МЭМС
,
получивших
наибо
лее
широкое
распространение
.
Акселерометры
.
Пожалуй
,
наиболее
коммер
чески
успешными
устройс
твами
на
основе
МЭМС
в
настоя
шее
время
я
вляю
тся
миниа
т
ю
р н
ы
е
устройства
пл
я
и
змерения
ускорений
.
В
частности
,
их
широко
испо
льзуют
в
устрой
ствах
,
контро
лируюших
раскры
ти
е
подушек
бе
з
о
п
а
с
н
о
с
т
и
в
автомобилях
при
авариях.
Микрозеркала.
Устройс
тва
,
испол
ьзующие
системы
подвижных
зеркал
шириной
всего
10
мкм,
предложила
компания
Техаз
ln
stгuments
.
Уго
л
наклона каждого
з
е
р
к
ал
а не
зависимо
уп
равлнется
МЭМС-устройством
,
б
лагодаря
чему
можно
либо
отражать
,
либо
блокировать
све
т
.
По
добные
системы
испо
льзуются
в
проекторах
для
графических
пре
зентаций.
В
свою
очередь
благо
даря
совмещению
а
к
с
еле
р
о
м
е
тр
о
в
на
ос
нове
МЭМС
для
регистрации
внешних
вибра
ций
с
МЭМС-микрозеркалами
дл
я
коррекции
л
а
з
е
р н
о
г
о
л
у
ч
а,
компания
Хсгох
со
здала
ла
зер
ные
принтеры
с
чре
звычайно
высоким
ра
зре
шением
печа
ти,
Микрокапиллярные
устройства.
Кремниевые
чипы
с
микроскопическими
каналами
'
м о
гут
быть
использованы
дл
я
адресной
in vivo
д
о
с
тавки
контролируемых
количес
тв л
е
ка
р
с
т
в с
н
ных
препара
тов
.
В
частности
,
специально
для
больных
сахарным
диабе
том
было
разработано
125
Рис.
З.
Ус
тро
йст
ва
н
а
о
сн
ов
е
МЗ
М
С
:
а-
по
движ
ное
сое
динение
м
и к
ро
ш
е
с
т
ер
е н о
к
;
6-
м
икродин
а
мо
метр
.
позво
Л
ЯЮ
Щ
\о1
Й и
зм
е
рят
ь
к а к
тан
генциаль
ные,
так
и н
орм
ал
ь
н
ы
е
с
ил ы, а
также
оце
нивать
микротрение
.
П о
д
в
иж
ны
й
с
т
е
р
ж
ен
ь
и
д
у
г
о
ва
я
шк
ал а
о
т
мече
ны
стрел
ко
й
;
В-
м
и
к
ро
а
к
т
ю
а
т
о р
;
г-
ПРИВОД
НО
Й
микромеханизм
;
А-
оптиче
ский
п
ерекл
ючатель.
Зубчат
ый
к
ре
м ниевы
й
ДИ
С
К
м
ож
е
т
быть
механи
чески
выс
тавле
н в
4
пооожения
.
условно
соо
твет
с
т
вую
щ
их с и
г
нал
а
м
(0.0), (1,0). (0.1)
и
(1.1)
(два
положения
отме
че
ны
стрелка
ми)
:
и
нф
о
р
м
а
ц
ия с ч и
т
ы
в а
е
т
ся н
еп
од
вижным сф
ок
уси
ров
а н
н
ым
лазе
рным
лучо
м;
е
-
передато
чное
ми
к
р
о
у с т
ро
й
с т
в
о
,
преобразуюшее
враща
тельное
движ
ени
е
в
посту
па
т
ел
ь н
о
е;
ж
-
п
оае
и
жн
ое
крем
ни е
в о
е
мик
ро
з
ерк
ал
о
(
п
о
к
а з а
н
о
стрехкой)
,
которо
е
может
из
ме
НЯТЬ
уго
л
на
к
ло
на
з
а
с
че
т
посту
п
ател
ь
ного
движ
ени
я
п
о
ршн
я
,
ПРИВОДИМ
ОГ
О
8
движен
ие
передаточн
ы
м
устройс
тво
м
(
е)
;
3-
оптич
е
ский
з а
т
в
о р
;
и
-
гр
е
хцихинвровый
парО8
0Й
двиг
ате
ль
:
в
о д а в
нут
р
и
к
аж
до
г
о ц
или
н
д ра
н
агр
ев
а
е
т
ся
эле
к т
р
и
чес
к и
м
т
о
к
ом
,
и
обр
а
з
ов
а
вший
ся
па
р
выт
а
лкив
а
ет
п
оош
ень
,
пр
и
охла
ждении
жи
в
к
о
с т
и п
о р
ш
е
н
ь
в
т
я
ги
в а
е
т
ся
о
бр
атн о
в ц
или
ндр
по
д д
ей
ств
и
ем
к
а
пи
мярных
сил
.
Дд
аптиров
ан
о на
основе
мик
роф
ог
о
г
р
афий
С
сай
га
Sandia National Laboratories (http:
//www
,mems
s а п
ф
а
.
gо
v
j
1.26
•
• •
ин
г
егриро
ванн
ое
МЭМС
-ус
тро
iiств
о
,
объе
ди
ня
ющ
е
е
с
енс
ор
1
1<1
гл
юк
о
з
у
И
ц
и
с
п
е
р
г
а
т о р
ин
с
уп
и
н
а
.
М
и
кр
ок
ап илл
яр
ны
е
устро
йс
т
ва
Н
З
о
с
нове
М ЭМ
С
мо
гут
исп
ол
ь зо ва
ться
в с
труйных
пр
и
нге
рах
дл
я
н
ан
е с
ения
чернил
н
з
бу
магу
.
Биом
е
дицинс
кие
им
пл ан
таты
.
Н
е
д
а
в
н
о
бы
ли
созда
н
ы
кремние
вые
МЭМС-уcтpuii
ства
,
со
пер
ж
ащи
е з
в
у к
о
в
о
й
с е
н
со
р и
микропроц
ессор
,
к
о
торы
й
р
ас
кладывае
т
з
в
у
к
о
в
ы
е
в
ол
н
ы
н
а
Фу
р
ье-
г
ар
м
о
ни
ки
,
Ус
тро
й
ство
имп
л
антир
уе
тся
н
еп
оср
с
цств
енн
о
в
чело
веческое
у
хо
,
п
ос
л
е
ч
е
го
п
ол
уч
енн
ы
е
Ф
урье-ко
мпонен
ты
на
прям
ую
п
с
р
е
д
аю
т ся
с
л
у
хов
ом
у
нер
в
у
,
бл
а
г
ода
р
я
чему
глу
х и
е
л
ю
ди
обре
тают
возможно
сть
с
лыш
а
ть.
В
на
ст
о
я
щ
е
е
вре
мя
ра
зрабатываются
аналогичные
устр
ой
ства
для
восс
танов
ления
зрения
.
Как
ожидается
,
рынок
биоме
дицинских
имп
ланта
-
тов
Ila
о
с
н
о
ве
М
ЭМ
С
в
б
ли
ж
айш
ее
время
бу
дет
ст
р
е
м
и
т
ел
ь
н
о
р
а
сти.
П
о
м
и
м
о
перечи
с
ленных
у
с
тро й
с
т
в
,
н
а
о
с
н
ове
МЭМС
со
з
д
аны
оп
тические
переключа
тели
и
з
а
творы
,
сенсоры
н
апря
жений
и
да
вл
е
ни
я
,
г
и
ро
с
к
о
п
ы
и
даже
вибр
очу
в
стви
те
льные
джойстики
в
новых
игро
вых
при
ставках
NiN-
гепёо
.
Ра
з
мер
МЭМС
у
ме
н
ь
шае
т
с
я
от
год
а
к
г
од
у,
о
ткрыва
я
н
овые
перспе
к
тивы
дл
я
их
и
с
по
льзования
,
11
л и
ш
ь
наше
вообр
а
ж
ение
спо
соб
но по
дск
а
зать
нам
,
к
аки
е е
ще
у
дивите
ль
ные
М
ЭМ
С
-
у
с
т р
о
й
с
т
в а
п
оя
вя
т
ся
на
с
вет
в
ближайшем
будушем
(рис
.
3). У
ж
е с
его
дня
MIIO-
жес
тво
э
лементов
конструкции
МЭМС
л
е
жи
т
в
нано
диапа
зоне,
о
ткрыв
ая
т
е
м
с
амым
новую
э
р
у
микросис
темотехники
-
э р
у
нан
о
зпектр
о
механич
еских
с
ис
тем
и
наноа
ктюаторов
.
Ли
т
ер
а
т
ура
1. Poole
С
л";
О
ьеп
я
F.J. Inlroduction 10 Nanotechno logy. Wiley-Intcrscicnce.
2
()ОЗ.
Р
.40()
.
2. htlp://www.mems.sandia.gov
ilIПf'Azr-И;iI1Шm---~=--=========-_----,
1.2
7