Пикотехнологии: манипуляции материей на уровне пикометров (10^-12 м). Будущее атомного контроля, превосходящее нанотехнологии и химию. Теория и перспективы.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Технология масштаба 10−12 метров и меньше, компания.
Technology at or below the scale of 10^−12 meters
the company
Термин "пикотехнология" является смешением слов "пикометр" и "технология", созданным по аналогии с термином "нанотехнология". Это гипотетический будущий уровень технологического манипулирования материей в масштабе триллионных долей метра, или пикомасштабе (10−12). Это на три порядка величины меньше нанометра (и, следовательно, большинства нанотехнологий) и на два порядка величины меньше, чем большинство химических превращений и измерений. Пикотехнология подразумевает манипулирование материей на атомном уровне. Дальнейшее гипотетическое развитие, "фемтотехнология", будет включать работу с материей на субатомном уровне.
The term picotechnology is a portmanteau of picometre and technology, intended to parallel the term nanotechnology. It is a hypothetical future level of technological manipulation of matter, on the scale of trillionths of a metre or picoscale (10−12). This is three orders of magnitude smaller than a nanometre (and thus most nanotechnology) and two orders of magnitude smaller than most chemistry transformations and measurements. Picotechnology would involve the manipulation of matter at the atomic level. A further hypothetical development, femtotechnology, would involve working with matter at the subatomic level.
Приложения
Пиконаука — термин, используемый некоторыми футурологами для обозначения структурирования материи в истинном пикометровом масштабе. Пикотехнология описывалась как изменение структуры и химических свойств отдельных атомов, как правило, путем манипулирования энергетическими состояниями электронов внутри атома для получения метастабильных (или иным образом стабилизированных) состояний с необычными свойствами, приводящих к созданию некоторой формы экзотического атома. Аналогичные преобразования, известные в реальном мире, включают редокс-химию, позволяющую манипулировать степенями окисления атомов; возбуждение электронов в метастабильные возбужденные состояния, как в лазерах и некоторых формах насыщаемого поглощения; и манипулирование состояниями возбужденных электронов в атомах Ридберга для кодирования информации. Однако ни один из этих процессов не позволяет получить экзотические атомы, описанные футурологами. В качестве альтернативы, некоторые исследователи в области нанотехнологий используют термин «пикотехнология» для обозначения создания структур, в которых атомы и устройства позиционируются с субнанометровой точностью. Это важно, когда требуется взаимодействие с отдельным атомом или молекулой, из-за сильного взаимодействия между двумя атомами, находящимися на очень близком расстоянии. Например, сила между атомом на кончике зонда атомно-силового микроскопа и атомом в исследуемом образце экспоненциально изменяется с расстоянием между ними и чувствительна к изменениям положения на уровне 50–100 пикометров (из-за принципа исключения Паули на коротких расстояниях и сил Ван-дер-Ваальса на больших расстояниях).
Picoscience is a term used by some futurists to refer to structuring of matter on a true picometre scale. Picotechnology was described as involving the alteration of the structure and chemical properties of individual atoms, typically through the manipulation of energy states of electrons within an atom to produce metastable (or otherwise stabilized) states with unusual properties, producing some form of exotic atom. Analogous transformations known to exist in the real world are redox chemistry, which can manipulate the oxidation states of atoms; excitation of electrons to metastable excited states as with lasers and some forms of saturable absorption; and the manipulation of the states of excited electrons in Rydberg atoms to encode information. However, none of these processes produces the types of exotic atoms described by futurists. Alternatively, picotechnology is used by some researchers in nanotechnology to refer to the fabrication of structures where atoms and devices are positioned with sub nanometre accuracy. This is important where interaction with a single atom or molecule is desired, because of the strength of the interaction between two atoms which are very close. For example, the force between an atom in an atomic force microscope probe tip and an atom in a sample being studied vary exponentially with separation distance, and is sensitive to changes in position on the order of 50 to 100 picometres (due to Pauli exclusion at short ranges and van der Waals forces at long ranges).
В популярной культуре
В китайском научно-фантастическом романе «Задача трёх тел» присутствует сюжетный ход, в котором развитая инопланетная цивилизация наделяет отдельные протоны вычислительными способностями сверхкомпьютеров и впоследствии манипулирует этими протонами с помощью квантовой запутанности (вымышленное название этих суперкомпьютеров размером с протон – «софоны»).
The Chinese science fiction novel The Three Body Problem features a plot point in which an advanced alien civilization imbues individual protons with supercomputing powers and subsequently manipulates said protons via quantum entanglement (the fictional name for these proton sized supercomputers is "sophons").