http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=799aeb87-041d-4a7f-869c-55b98668f50f&print=1© 2024 Российская академия наук
В послании президента Федеральному Собранию большое внимание было уделено развитию принципиально нового направления научно-технического прогресса - нанотехнологиям. Руководством страны заявлено, что на их развитие государство не пожалеет средств. Человечество стоит на пороге невиданных в своей истории перемен. Ученые пророчат появление принципиально новой экономики, чуть ли не бессмертие, и вообще переход в новую цивилизацию. За несколько десятилетий мир изменится до неузнаваемости. Его в прямом смысле слова соберут из атомов и молекул, манипулируя как болтами и гайками
Что это за "нано"?
Главный стержень будущего мира - атом. Его размер - одна миллиардная часть метра (10-9 метра). От этой девятки (по-гречески "нано") и название - нанотехнологии. Старт новым исследованиям дан в 1980 году, когда был создан туннельный микроскоп, авторы которого удостоились Нобелевской премии. С его помощью впервые в мире атомами стало возможно манипулировать
Объясняя суть нанотехнологий, один из идеологов и пропагандистов этого направления американский ученый Эрик Дрекслер приводит простейший пример. Он пишет: "Разве не удивительно, что мы бросаем в землю удобрения, а получаем сладкую клубнику?" Это делает природа с помощью длинных химических реакций. Нанотехнологии позволят "вырастить" ягоду куда проще - меняя порядок атомов. То есть ученые подарят людям своего рода скатерть-самобранку. И тогда, очевидно, традиционное сельское хозяйство придется списать в архив
Медикам нанотехнологии обещают чудо-роботы, которые смогут проникать в кровеносные сосуды человека и очищать организм от микробов и раковых клеток, а сами сосуды - от холестерина. Более того, нано-хирурги доберутся до больных участков тела и проведут любые операции. Словом, у человека есть все шансы если не стать бессмертным, то существенно продлить свою жизнь. К его услугам будут и принципиально новые лекарства. Они не станут "бить" по всему организму, а смогут доставляться точно к месту, пораженному болезнью.
И конечно, прорыв ожидается в электронике. Уже сегодня на микрочипе удается разместить 100 миллионов транзисторов, а к 2010 году за счет нанотехнологий их число возрастет до миллиарда. Это открывает фантастические возможности для создания суперкомпьютеров, о которых пока можно только мечтать. Кроме того, по мнению ученых, именно нанотехнологии будут способны совершать прорыв в создании квантовых компьютеров, работы над которыми вот уже многие годы не приносят ощутимых результатов.
Булатная сталь по "нано" рецепту
Из многих направлений "нано" на сегодня, пожалуй, одно из самых продвинутых - это создание принципиально новых материалов, с набором разных свойств. К примеру, из атомов углерода можно сконструировать и металл, и полупроводник, и диэлектрик. Ученые предсказывают, что новые материалы резко повысят КПД всевозможных преобразователей энергии и позволят сделать выгодной солнечную и водородную энергетику
- Сегодня создаются самые разные способы для манипулирования огромным числом атомов, - объясняет один из наиболее авторитетных специалистов в области нанотехнологий, академик РАН Михаил Алфимов. - В частности, используется принцип от простого - к сложному. Первоначально - самосборка атомов и молекул в макрообъекты, а затем в материалы. И это уже реализовано в ведущих лабораториях мира, в том числе и российских. Например, наши ученые сделали магнит, который в десять раз сильней, чем уже существующие. Для этого подобран такой режим нагрева, что в определенный момент металл меняет структуру. Говоря попросту, он состоял из жестких кристаллических решеток, а теперь из наночастиц.
Ситец превращается в шелк
Сегодня на мировом рынке появилось немало товаров, которые своими уникальными свойствами обязаны нанотехнологиям. Спектр применения таких продуктов самый разнообразный - от косметики до металлургии. Объемы продаж оцениваются в сотни миллиардов долларов, а к 2010 году превысят триллион долларов. Лидерами являются нанопорошки, мембраны, катализаторы, композиты. А в последнее время вперед вырывается текстиль, объем рынка которого подскочил до 20 миллиардов долларов в год.
- Ученые уже научились превращать дешевую ткань в самую востребованную, - говорит академик Алфимов. - Скажем, берут ситец и придают ему шелковистость. Более того, новая ткань может одновременно сохранять тепло, вентилироваться и иметь бактерицидные свойства, не требовать стирки. Для этого в структуру нитей с помощью нанотехнологий помещают наночастицы, например, окиси кремния, которые придают ситцу набор новых качеств
Гонка по правилам
На сегодня почти 50 государств уже приняли Национальные программы по развитию нанотехнологий и на это направление выделяются колоссальные суммы. Россия вступает в гонку с опозданием минимум в десять лет. Как заметил один из известных ученых, "чтобы дождаться открытия нанопрограммы в нашей стране, надо быть бессмертным". Однако программу развития наноиндустрии только что взял под контроль президент Владимир Путин и объявил о программе развития нанотехнологий до 2015 года. Более того, президент подчеркнул, что государство в данном случае не пожалеет никаких денег. Подобное внимание к научно-техническому прогрессу в России наблюдается, пожалуй, впервые за последнее десятилетие.
Между тем российские предприниматели пока не только на "нано", но и на другие высокие технологии не обращают внимание. Их логика проста - для чего рисковать и вкладывать деньги в новые разработки, если без этого сырьевая труба приносит колоссальные доходы? Не помогают и увещевания власти, в частности, премьера Михаила Фрадкова, который заявил: "Если бизнес не пойдет в нанотехнологии, он пропустит все на свете и будет, в лучшем случае, в телогрейке работать на скважине, которой будут управлять и обслуживать наши друзья и партнеры"
Что с деньгами
Возглавивший Совет по нанотехнологиям первый вице-премьер Сергей Иванов особо подчеркнул, что президент Владимир Путин поручил жестко контролировать, как будут расходоваться средства. А сделать это, даже при большом желании чиновников, очень непросто. Причина в самой специфике нанотехнологий
- Ведь это не какая-то одна отрасль, которую можно поручить одному министерству, чтобы потом спросить, а где деньги, господа? - объясняет академик Алфимов. - По своим масштабам переход к "нано" намного превосходит и атомный, и космический проекты. Здесь поле деятельности - вся экономика. Поэтому жесткое управление, единая для всех крыша - противопоказаны. Нужна иная схема
Ее суть в следующем. В России действует несколько масштабных федеральных целевых программ по нанотехнологиям, их ведут минобрнауки, минпром, РАН и другие ведомства и организации. Сегодня они разобщены, нередко один плохо знает, чем занимается другой. Так вот, чтобы координировать действия "подрядчиков" и проводить общую стратегию, создан Совет по нанотехнологиям. Помимо этого, формируется еще одна структура - Российская корпорация по нанотехнологиям, куда должны войти производители новой продукции. Корпорация получит дополнительно к уже выделенным на "нано" средствам около 130 миллиардов рублей. Средства пойдут, прежде всего, на приобретение современного оборудования, без которого развитие нанотехнологий просто немыслимо, а также на подготовку кадров и организацию работ. Что касается науки, то координацию всех исследований поручено вести Курчатовскому институту, который получил статус головной организации, курирующей это направление
Дележ пирога
Но перед Курчатовским институтом поставлена очень ответственная и трудная задача - выбрать из множества направлений именно те приоритеты, на которые должна сделать ставку Россия. Ошибка - недопустима. Она может оказаться роковой, привести к огромным потерям. Ученые, совместно с бизнесом, должны оценивать не только состояние научных исследований, но и готовность промышленности реализовывать новые разработки. И на основе такой комплексной оценки выдавать заключения Совету по нанотехнологиям и корпорации
Итоги конкурса определит Роснаука, где уже другая группа экспертов выявит победителей и распределит деньги. Финалом конкурсов должны стать образцы и опытные партии принципиально новой продукции. Однако окончательная цель всей программы более масштабная и амбициозная. По оценке руководителя минобрнауки Андрея Фурсенко, наноиндустрия России к 2015 году будет выпускать изделия на колоссальную сумму - около одного триллиона рублей!
Для перехода от мелких партий к сериям, которые потребуют несравненно больших вложений, чем стадия НИОКР, будет объявлен еще один конкурс, на этот раз уже VIР-проектов. И новой группе экспертов минобрнауки предстоит сделать очень ответственный выбор. Чтобы ускорить коммерциализацию нанотехнологий, минэкономразвития намерено создать специальный инструмент финансирования производителей нанопродукции - инвестиционный Фонд
- Как видите, путь от идеи до товара сложный и требует координации многих ведомств при продвижении разработок до рынка, - говорит академик Алфимов. - Но именно так построена система в ведущих странах мира. Важно, что разделены функции экспертизы, распределения денег и их освоения. Этим занимаются разные люди и организации. Система предельно прозрачна, в ней легко контролировать все стадии работы.
Академик Михаил Алфимов, руководитель рабочей группы по направлению "Индустрия наносистем и материалов" при минобрнауке:
- Российскими учеными создан хороший задел в области нанотехнологий, есть и разработки мирового уровня. Это прежде всего созданные с помощью "нано" мембраны и катализаторы, характеристики которых на порядок лучше, чем у существующих аналогов. Мировым стандартам соответствуют разработанные отечественными учеными микроструктурированные волокна, используемые в телекоммуникациях, а также углеродные нанотрубки и наноалмазы. Кроме того, выделено еще несколько направлений, где российским ученым следует сосредоточить усилия. Это новые материалы для наноэлектроники и спинтроники органические и гибридные наноматериалы полимеры и эластомеры кристаллические материалы со специальными свойствами механотроника и микросистемная техника, композиционные и керамические материалы биосовместимые материалы нанодиагностика и зондовые методы.