Нано — префикс метрической системы¶

Нано (символ: н, обозначение в Международной системе единиц (СИ): н, лат. nano, от греч. νᾶνος — карлик) — приставка к наименованиям единиц измерения, означающая умножение величины на 10⁻⁹ (одна миллиардная). Нано является одной из приставок СИ и применяется во всех областях науки и техники, где оперируют очень малыми величинами: физике, химии, биологии, электронике, материаловедении. Наиболее известное направление современной науки, связанное с этой приставкой, — нанотехнологии.

¶История

Приставка «нано» была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году вместе с группой приставок, обозначающих десятичные кратные и дольные величины: пико (10⁻¹²), фемто (10⁻¹⁵), атто (10⁻¹⁸). Само слово происходит от древнегреческого νᾶνος — «карлик», что отражает масштаб величин, выражаемых с использованием этой приставки. До официального утверждения в научной литературе использовались иные обозначения, например «миллимикрон» (ммк) для 10⁻⁹ метра, но к середине XX века термин «нано» вытеснил прежние названия.

¶Значение и обозначения

В системе СИ приставка нано соответствует множителю 10⁻⁹. Обозначения в разных системах:

Так, одна наносекунда (нс) равна 10⁻⁹ секунды, один нанометр (нм) — 10⁻⁹ метра, один наномоль (нмоль) — 10⁻⁹ моля.

¶Нанометр

Наиболее распространённая единица с приставкой «нано» — нанометр (нм), равный одной миллиардной метра. Для сравнения: атом водорода имеет диаметр около 0,1 нм, молекула ДНК — около 2,5 нм в поперечнике, вирус гриппа — около 100 нм. Нанометр широко используется в физике полупроводников, где толщина оксидных плёнок и размеры транзисторов измеряются единицами и десятками нанометров, а также в оптике, где длина волны видимого света лежит в диапазоне примерно 380–780 нм.

¶Нанотехнологии

Понятие «нано» тесно связано с научным направлением — нанотехнологиями, изучающими явления и процессы на масштабах примерно 1–100 нм, а также методы манипулирования веществом в этом диапазоне. Термин «нанотехнология» ввёл в 1974 году японский физик Норио Танигучи. Основоположником теоретических идей нанотехнологии считается Ричард Фейнман, выступивший в 1959 году с известной лекцией «Внизу достаточно места много места» (англ. There's Plenty of Room at the Bottom), в которой он обсуждал возможность управления отдельными атомами.

В СССР и России исследования в этой области имеют давние традиции. Ещё в 1930-е годы Лев Ландау и Евгений Лифшиц разработали теорию поверхностных явлений. В 1950-е годы Игорь Тамм и Илья Франк теоретически описали каналерование ионов в кристаллах. Значительный вклад в создание физических основ нанотехнологий внесли работы академика Жореса Алфёрова (полупроводниковые гетероструктуры, Нобелевская премия по физике 2000 года).

В России разработкой нанотехнологий занимается Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», в структуре которой в 2007 году был создан Российский научный центр «Курчатовский институт». В 2011 году указом Президента Российской Федерации была утверждена Государственная программа «Развитие наноиндустрии в Российской Федерации на 2011–2020 годы», в рамках которой созданы институты развития: Фонд «Сколково» (направление «Новые материалы»), ОАО «Роснано» (в 2023 году реорганизовано в АО «Роснано»).

¶Классификация нанообъектов

По размерам нанообъекты подразделяются на:

• Наночастицы — дискретные частицы, все размеры которых находятся в нанометровом диапазоне (например, наночастицы золота, серебра, диоксида титана).
• Наностержни — вытянутые объекты с двумя размерами в нанодиапазоне и одним — макроскопическим.
• Наноплёнки — объекты с одним размером в нанодиапазоне.
• Нанокомпозиты — материалы, содержащие наночастицы в матрице.

¶Применение

Нанотехнологии применяются в различных областях:

• Микроэлектроника — производство интегральных схем с элементами размером единицы нанометров (технологические нормы 5 нм, 3 нм, 2 нм).
• Медицина — наночастицы для адресной доставки лекарств, нанопокрытия медицинских инструментов, наночастицы серебра с антимикробными свойствами.
• Материаловедение — сверхпрочные композиты, гидрофобные покрытия, катализаторы.
• Энергетика — солнечные элементы на основе наноструктур, аккумуляторы с наноматериалами электродов.
• Электроника — нанопроводка, нанотрубки, графен.

¶См. также

• Нанотехнологии
• Нанометр
• Наночастицы
• Система СИ
• Приставки СИ

¶Источники

• Международная система единиц (СИ). Брошура Международного бюро мер и весов, 9-е издание, 2019.
• ГОСТ 8.417-2002. Единицы измерения величин.
• Фейнман Р. Есть много места внизу // Caltech Engineering and Science, 1960.
• Танигучи Н. On the Basic Concept of Nano-Technology // Proc. Intl. Conf. Prod. Eng., Tokyo, 1974.
• Энциклопедия «Кругосвет»: статьи о нанотехнологиях и приставках СИ.