http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=2fa38edf-83c9-4d54-85e5-9fe54ef185aa&print=1© 2024 Российская академия наук
В последнее время широко обсуждается вопрос о российской национальной нанотехнологической программе. Такие программы разработаны во многих странах, и уже имеется успешный опыт их реализации. Хочу высказать свои соображения по этой проблеме.
В конце прошлого века мировое научное сообщество пришло к убеждению, что, получив вещества, состоящие из частиц нанометрового размера (нанодисперсные вещества), и научившись их использовать в технике и медицине, можно преобразить нашу цивилизацию. Резко возрос интерес к разработке и использованию нанодисперсных веществ (нанотехнологии). Их стали получать и исследовать в разных лабораториях мира. Появились десятки новых нанотехнологических журналов. Регулярно проводятся многочисленные конференции и семинары, посвященные нанотехнологии, причем национальные встречи ученых по этой проблеме проходят сейчас чуть ли не ежедневно, а конференции международного масштаба - один-два раза в неделю в различных странах мира. Число научных публикаций, непосредственно связанных с нанотехнологией, превысило 50 тысяч, хотя в 2000 году их было не более 10 тысяч. Налицо "нанотехнологический бум", в котором участвуют свыше 50 экономически развитых стран.
Подобные всплески интереса к отдельным проблемам науки неоднократно происходили и раньше. Но "нанотехнологический бум" специфичен: его возникновению способствовали целевые бюджетные средства ведущих стран мира. Например, в США объем бюджетного финансирования в 1998 году составлял около 120 млн. долларов, в 2001-м - 420 млн, а в 2004-м - 990 млн. долларов. Сейчас он достиг стационарного уровня - немногим больше 1 млрд. долларов в год.
Волна повышенного интереса к нанотехнологии прокатилась и по России. Собственно, в России интерес к нанодисперсным веществам и их использованию в науке, технике и медицине всегда был высок. На это указывают, например, работы школ В.Каргина, П.Ребиндера, Б.Дерягина и нобелевского лауреата Ж.Алферова.
В 90-е годы прошлого века в России были получены разнообразные наноматериалы с особыми свойствами, развита эволюционная теория образования нанодисперсных веществ. Однако начиная с 1990 года фронт работ с наночастицами стал сокращаться. В соответствие с этим катастрофически уменьшился и информационный вклад России в нанотехнологическую науку.
После 2000 года исследования наносистем несколько оживились. Многие лаборатории были перепрофилированы под нанотехнологическую тематику. В вузах появились нанотехнологические кафедры. Начали работать специализированные семинары, публиковались обзоры и монографии о нанодисперсных веществах. В их изучение сейчас вовлечено более 300 отечественных лабораторий и научных групп, в результате чего получены образцы не менее 200 наноматериалов и разработаны десятки нанотехнологических схем, среди которых есть и уникальные. Было организовано производство ряда нанодисперсных веществ, правда, в основном подобранных чисто эмпирическим путем и потому существенно уступающих оптимальным. Работы поддерживались бюджетным финансированием через ФЦНТП, РФФИ, целевые программы РАН, Минпромэнерго и Росатом, федеральные программы "Национальная технологическая база", "Ультрадисперсные материалы", академическую программу "Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем" и др. Общий объем бюджетных затрат на эти цели к 2006 году составил, по нашим оценкам, около 6 млрд. рублей.
Тем не менее это пока не привело к увеличению темпа и эффективности работ до уровня, соизмеримого с достигнутым, например, США или Японией. В результате наш информационный вклад в нанотехнологическую науку к 2006 году снизился примерно до 1, 5% от общемирового. На фоне резкого увеличения интенсивности нанотехнологических работ, стимулируемых бюджетным финансированием развитых стран, относительный вклад России не увеличился, а заметно сократился. Как видно, Россию "научный нанотехнологический бум" не захватил. А это значит, что и "промышленный Нанотехнологический бум", ради которого развитые страны финансируют работы по нанотехнологии, минует нас. Возникает вопрос: стоит ли нам вообще участвовать в этой гонке?
Прежде чем отвечать, надо учесть, что высокий темп бюджетного финансирования у развитых стран вызван не стремлением поднимать всемирную нанотехнологию, а боязнью проиграть в обороне и конкурентной борьбе за рынки сбыта своей продукции. Фактом является то, что нанотехнология уже дала такие результаты, простое тиражирование которых может привести к существенному усовершенствованию, скажем, вычислительной или военной техники. Именно поэтому каждая страна имеет свою национальную нанотехнологическую программу и не спешит к кооперации с другими партнерами в этой области. Судя по содержанию, ни одна из этих программ не предполагает широкого обмена накопленными знаниями с другими странами. Напротив, основная часть этой информации становится "коммерческой тайной", а общедоступны лишь второстепенные данные и самые общие сведения о наночастицах. Об этом свидетельствуют, в частности, научные публикации последнего времени, отражающие результаты выполнения указанных программ.
Поэтому ответ на поставленный вопрос однозначен: участие России в "нанотехнологическом буме" необходимо и жизненно важно. Как мы видим, надежды на то, что мы сможем обеспечить свои нужды за счет результатов работ по программам других стран, нет абсолютно никакой. Нам нужна собственная программа, "асимметричный ответ", учитывающий специфику России, а следовательно, не повторяющий программы, скажем, США или Японии.
Американская программа ориентирована на одновременное решение всех проблем нанотехнологии. Для России такой фронтальный подход нереален по двум причинам. Во-первых, не вполне оправившаяся после кризиса российская наука не может достаточно быстро обеспечить необходимого фронта работ. Если судить по американской "Национальной нанотехнологической инициативе", то на этом фронте можно выделить не менее тысячи направлений поиска. Судя же по "Белой книге", подготовленной под редакцией академика В.Шевченко, и тематике работ институтов РАН, российская наука способна обеспечить поиск лишь в 200-300 направлениях. Освоение же недостающих направлений потребует времени, которого при современном темпе развития нанотехнологии у нас нет и не будет. Во-вторых, при современном состоянии России широкий фронт работ не будет профинансирован в нужной мере. По американским меркам темп необходимого бюджетного финансирования при фронтальном поиске колеблется в районе 1 млрд. долларов в год. В рамках российского бюджета это не такая большая сумма. Однако трудно ожидать ее от государства, которое выделяет на науку значительно меньшую долю ВВП, чем многие развитые страны. По указанным причинам, видимо, целесообразно сосредоточиться на решении более узкого круга проблем. Даже в японской программе фронт поиска сужен до создания новых информационных технологий и наноматериалов, новых способов использования нанодисперсных веществ в медицине и охране окружающей среды. России же, возможно, следует ориентировать нанотехнологическую науку, в первую очередь (в соответствии с призывом Президента РФ) на продление жизни россиян, решение демографических проблем, совершенствование технологии добычи и переработки природного сырья, модернизацию промышленности и укрепление обороны страны. По-видимому, стоит сосредоточиться на сравнительно небольшом числе материалов для техники военного и двойного назначения, высокоэффективных нанолекарствах для лечения и профилактики заболеваний, наиболее распространенных в России. При этом, конечно, следует сделать акцент на оригинальные отечественные разработки. Например, недавно российские ученые установили, что, если на пораженную раком ткань, в которой содержатся некоторые нанодисперсные вещества, подействовать очень слабым ультразвуком, опухоль погибнет. Это и другие подобного рода исследования надо обязательно учитывать при разработке отечественной нанотехнологической программы. В рамках же программы модернизации нашей промышленности целесообразно разрабатывать новые экологически чистые способы производства уникальных нанодисперсных веществ и изделий из них. Большую роль наносистемы могут играть в развитии нефтепереработки и в решении экологических проблем.
Количество направлений работ по программе надо определять с учетом того, что каждое из них должно полноценно финансироваться. Нанотехнологические исследования отличаются повышенной "наукоемкостью" и затратностью. В каждом таком исследовании необходимо определять состояние тел, размер которых приближается к молекулярному, а это делает работу столь же сложной и затратной, как при фундаментальных исследованиях. В нанотехнологических работах резко снижается вероятность решения задач методом "проб и ошибок", который часто используется в прикладной науке. Фактически, нанотехнология - это наука, решающая прикладные задачи путем накопления фундаментальных знаний о поведении наночастиц и формировании наносистем "снизу вверх" и "сверху вниз". Среди многих чиновников распространено мнение, что в России фундаментальные исследования нужно максимально сократить, так как имеется возможность брать фундаментальную информацию из литературы. Применительно к нанотехнологии такой подход губителен. Из информации фундаментального характера, которая накапливается сейчас при выполнении нанотехнологических программ, в литературу попадает 10-20%. Остальная сохраняется исследователями для внутреннего потребления. На каждом направлении полный объем необходимых исследований придется выполнять самостоятельно. По нашим оценкам, финансирование единичной нанотехнологической разработки должно соответствовать примерно трем миллионам долларов в год. Поэтому, если работы будут производиться по всем 200-300 направлениям, к которым подготовлена наша наука, то финансирование программы обойдется примерно в 30 млрд. рублей в год. Создание же соответствующих обеспечивающих производств и служб обойдется еще дороже. Однако такие затраты жизненно необходимы для устойчивого стратегического развития России.