Эти замечательные приборы стали основными инструментами в нанотехнологиях. Они дали возможность не только видеть, изучать наночастицы, но и при помощи зонда микроскопа захватывать отдельные атомы и переставлять, передвигать, перекатывать их, создавая новые материалы, новые структуры и конструкции. Зонд работает то как подъемный кран, поднимающий и переносящий атомы, то как бульдозер. Этот способ получил название «сверху вниз». Он напоминает постепенное, кирпич за кирпичом, строительство дома.

Возник даже новый вид искусства, нанографика, когда художники, пользуясь методом сборки «сверху вниз», выкладывают из отдельных атомов какой-нибудь рисунок или надпись.

С помощью зонда сканирующего микроскопа можно передвигать, переносить атомы и молекулы

«Квантовый стадион», или «квантовый коралл», построенный из атомов

Кольцеобразный «квантовый коралл» – произведение нанотехнологического искусства

Главное преимущество способа заключается в том, что он позволяет строго контролировать ход работы. Но есть у него и большой недостаток: уж очень дорогостояща такая сборка и очень медленна. Способ «сверху вниз» пригоден, когда нужно получить материал для научных исследований, в небольшом количестве.

Другой способ называется «снизу вверх». Суть его состоит в том, что создаются условия, при которых атомы сами выстраиваются в заданном порядке. Не случайно этот способ называют еще и самосборкой.

Можно сказать, что самосборку нанотехнологи подсмотрели у природы. В самом деле, все живое образуется именно этим способом. Так рождаются клетки животных и растений. А из клеток, тоже методом самосборки, образуются ткани всех существующих на земле организмов, от микроба до человека.

Оказалось, что нечто подобное можно сделать искусственно, например, посредством определенных химических реакций выращивать самосборкой сверхмалые компьютеры, различные электронные приборы.

Более того, нанотехнологи уже всерьез говорят о том, что через несколько лет многие предметы и вещи – одежда, обувь, бытовая техника и многое другое – будут изготавливаться самосборкой из атомов при помощи индивидуальных нанофабрик.

В 1990 году впервые в мире сотрудники американской компании IBM сложили ее название, логотип, из 35 атомов ксенона (вверху)

На такой фабрике размером с чемодан, прямо как в знаменитой сказке «По щучьему велению, по моему хотению», можно будет создать любой бытовой предмет, любой продукт питания. Всю работу на домашней фабрике будут выполнять миллиарды роботов-фабрикаторов наноскопических размеров, устройств, способных захватывать атомы и соединять их в соответствии с заданной программой и подробным описанием вещи, расположения ее атомов, их связей.

Вот как видят нанотехнологи этот процесс. Сначала фабрикаторы первого уровня создадут наночастицы и блоки из них. На втором этапе блоки будут соединены попарно. На третьем – произойдет соединение соединенных блоков. И так до тех пор, пока не получится готовое изделие, готовая вещь. Миллиарды фабрикаторов выполнят эту работу очень быстро, за считанные минуты, а то и значительно быстрее.

Возможно ли такое? Нанотехнологи заверяют, что вполне возможно, и при этом ссылаются на природу. Ведь она смогла, когда создавала животных и растения. Да и сам человек является продуктом природной самосборки.

Фигурка пляшущего человечка, сложенная из атомов оксида углерода (внизу)