НаноСапр

Суть проекта

Сейчас в мире высокими темпами идет переход от традиционных материалов (металлы, пластики, стекло) к современным композитам, а в ближайшей перспективе и к нанокомпозитным материалам. Современные самолеты состоят из новых материалов более чем на 50%, наноматериалы делают возможным создание устройств с частичной невидимостью, внедренными компьютерами и множеством других новых свойств.

Наиболее перспективным направлением развития нанотехнологий уже в среднесрочной перспективе являетcя «молекулярная нанотехнология» — технология создания функциональных молекулярных механизмов, которые выполняют сложную работу (от самоочистки и саморемонта до молекулярного производства изделий).

По словам ведущих мировых специалистов в области молекулярной нантехнологии Э. Дрекслера, Р. Меркла и Р. Фрайтаса, главным препятствием для развития молекулярной нанотехнологии является отсутствие развитой системы автоматизированного проектирования (САПР) для дизайна наномеханических устройств.

Разработанный в РТД радикально инновационный проект «НаноСАПР» предназначен решить именно эту проблему. Его цель создание системы автоматизированного проектирования и дизайна «метаматериалов» (сложных нанокомпозитных материалов с новыми свойствами) и наномеханических устройств.

Интерфейс виртуальной и дополненной реальности в сочетании с системой моделирования наноустройств и наноматериалов в реальном времени помогут инженерам получить интуитивное представление о характеристиках новых материалов и устройств, которые часто ведут себя не так, как привычные материалы из макромира (например, обладают отрицательным показателем преломления).

Сайт проекта: www.nanoinv.ru

История и планы

В системе «НаноСАПР» разработчик сможет поатомно создавать отдельные молекулярные структуры, соединять их в детали наномеханизма, а затем конструировать из них готовое устройство, используя объектно-ориентированный подход.
После этого програма проведет молекулярные симуляции, а на финальном этапе САПР сгенерирует инструкции для автоматического синтеза.

Таким образом, успешная разработка САПР НаноИнвентор окажет широкий спектр положительных воздействий на развитие нанотехнологий.

В долгосрочной перспективе:

Доступность развитых САПР сложных наносистем является необходимым условием, без которого существование развитых нанотехнологий просто немыслимо. Опережающее планирование того, какие нанотехнологические продукты желательно получить, будет определять направления развития соответствующих экспериментальных методик сборки продуктов. Заблаговременное накопление компонентной базы наномеханизмов обеспечит успешное непрерывное развитие нанотехнологий, а доступность открытых библиотек компонентов позволит избежать ситуации, когда сторона-первооткрыватель получит практически неограниченные возможности при отсутствии гарантии благих намерений.

В среднесрочной перспективе:

Возможность увидеть в чертежах и моделях все богатые перспективы внедрения развитых нанотехнологий стимулирует разработку эффективных методов производства сложных нанотехнологических систем, а также позволит избежать возможного торможения прогресса в отрасли на этапе, когда технологии сборки уже существуют, но те проекты устройств, которые могу предложить инженеры, не используют их возможностей во всей полноте. Наконец, доступность САПР позволит эффективно решать теоретические научные проблемы, связанные с развитием методов производства.

Уже сегодня:

Как было сказано выше, на сегодняшний день компьютерное моделирование играет ключевую роль в прогрессе нанотехнологий, и эта роль с удешевлением вычислительной техники и удорожанием экспериментальной постоянно возрастает. Доступность необходимой для САПР интегрированной среды многомасштабного физического моделирования (от первых принципов квантовой химии и до механики сплошных материалов, с характерными временами процессов от фемто- до микросекунд и более) послужит ускорению научно-технического прогресса в нанотехнологиях уже сейчас — в таких задачах, как моделирование компонентов и схем молекулярной электроники и оптоэлектроники, наноэлектромеханических устройств, сверхпрочных и энергоёмких материалов, катализаторов химических и электрохимических реакций, сложных самоагрегирующихся систем, бионаноструктур и так далее.

Бюджет проекта: создание САПР для наномеханических устройств: 5-30 млн. долл. Создание ВР-интерфейса для ручной работы с веществом на атомарном уровне: 5-15 млн. долл.

Участие