http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=efed0ee8-13ce-4932-b0af-b701bf2d0f6f&print=1© 2024 Российская академия наук
Единственный шанс РФ войти в число развитых стран -инвестировать в собственные нанотехнологии. Интервью с нобелевским лауреатом академиком Жоресом АЛФЕРОВЫМ
Выудил из интернета научно-фантастическое эссе. И там: "Впервые нанороботы были созданы еще во второй четверти XXI века, но не получили распространения из-за множества псевдосоциальных запретов... И лишь с середины XXIII века они нашли применение в жизни, когда их обучили воспроизводить себе подобных". В мире людей "исчезло воровство: зачем воровать какую-то вещь, если нанороботы легко сделают тебе копию с точностью до атома... Утратили свое былое значение деньги, зато на первое место вышла информация!... С помощью нанороботов-сборщиков удалось создавать тончайшие копии произведений искусства... Археологи же и реставраторы применяют нанотехнологии для восстановления полуразрушенных предметов культуры... Следующим шагом в медицине стало создание "искусственной микрофауны" , постоянно обитающей в человеческом организме и производящей корректирующий ремонт органов по мере необходимости". Если "нанороботам в организме дать команду воспроизводить какой-то конкретный возраст, человек перестанет стареть и сможет прожить в таком возрасте практически вечно. Сменяя возрастной код, можно становиться взрослее или моложе".
Все это обещано людям лишь через два столетия. Но жизнь стремительно догоняет фантастику. И вот уже РАН проводит тематическое Общее собрание о судьбе нанотехнологии в России. А Республика Беларусь намеревается создать свою Силиконовую долину, и в этом проекте то же ключевое слово - нанотехнологии.
Впервые я услышал о них несколько десятилетий назад, когда вместе с питерским собкором "Известий" Володей Невельским побывал в гостях на даче в Комарове у известного ученого и он рассказал о фантастических перспективах, которые таят в себе исследования его лаборатории в легендарном ленинградском Физтехе.
Позже эти исследования будут увенчаны Нобелевской премией и лягут в основание того, на чем помешаны сегодня ученые и писатели-фантасты, политики и наиболее дальновидные бизнесмены, уже нарекшие наступившее столетие веком нанотехнологии. Правда, слова такого тогда еще не было.
И вот - новая встреча.
Мой собеседник - академик Жорес АЛФЕРОВ, вице-президент Российской академии наук, председатель Санкт-Петербургского научного центра РАН, научный руководитель Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе.
- Жорес Иванович! Что же это такое - нанотехнологии, что надо знать о них простому россиянину (по аналогии с когда-то популярными памятками "Что надо знать простому обывателю о Марсе")?
- Ну прежде всего: греческое слово "наннос" ("карлик") означает уменьшение чего-либо в миллиард раз. Положим, санти - сотая, милли - тысячная, а нано - миллиардная доля метра. Как раз такими размерами определяются расстояния в кристаллах между атомами, в макромолекулах. И вот оказывается: переход к наноразмерам в определенных структурах, в материалах на их основе (нанотехнологии - это технологии различного сорта материалов) рождает принципиально новые явления и свойства.
Может быть, нагляднее всего это иллюстрируют полупроводники. Рождение нанотехнологии связано прежде всего с исследованием полупроводниковых гетерострукгур. (Нобелевской премии Жорес Иванович Алферов удостоен за фундаментальные исследования в области информационных и коммуникационных технологий - за развитие полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокоскоростной и оптической электронике. - К. С. ).
Особенно интересны двойные полупроводниковые гетероструктуры (hetero - другой, неоднородный), в которых размер средней области становится сравним с длиной волны электрона, и в данном материале возникают новые, квантоворазмерные уровни, плотность которых определяется уже самими этими "рукотворными" структурами. И человек получает возможность "творить" то, что до этого было не под силу природе. Или, как говорил мой старый товарищ, коллега из Японии, нобелевский лауреат Лео Эсаки, если обычные, однородные полупроводники - это кристаллы, созданные Богом, то гетероструктуры - это кристаллы, созданные человеком.
За финальную четверть XX века создан целый ряд таких гетероструктур, получивших название "квантовых ям" , "квантовых проволок" , "квантовых точек" (позвольте мне не углубляться в расшифровку этой специальной терминологии, но поверьте: речь идет о ювелирных экспериментах и технологических "изюминках").
Наиболее впечатляющие результаты в последние 10-15 лет дают "квантовые точки" , где мы имеем дело с размерами порядка единиц нанометров. Их еще называют "искусственными атомами" , поскольку свойства этих структур мы можем уверенно задавать уже при самом их рождении. И, естественно, использовать их для решения как фундаментальных, так и практических задач.
- О практических задачах, которые решают нанотехнологии, сочиняются захватывающие дух сценарии. Где тут правда, а где легенды?
- Самая общая, но ключевая правда: на старте XXI века вся современная электроника развивается под знаком нанотехнологии.
Правда, что на основе структур с "квантовыми точками" созданы совершенно уникальные мощные полупроводниковые лазеры.
Правда, что гетероструктуры, построенные на "квантовых ямах" , подарили людям сверхбыстродействующие транзисторы. Если первая интегральная схема недавно умершего Джека Килби (с ним мы разделили Нобелевскую премию) в 1958 году содержала всего два транзистора, то сегодняшний микропроцессор на той же площади в два-три квадратных сантиметра уже размещает более 100 млн транзисторов, фактически являясь вычислительной машиной, какая раньше занимала целое здание.
Правда, что нанотехнологии на основе гетерострукгур германия -- кремния дадут принципиально новые возможности для сверхбольших интегральных схем, для кремниевых чипов.
Правда, что гетероструктуры уже повсеместно работают в сотовых телефонах, компакт-дисках, световолоконной связи.
Положим, во время своего русского похода Наполеон для связи с Парижем пользовался последним словом тогдашнего научно-технического прогресса - светотелеграфом. Сигнал проходил тысячу километров за 20 минут со скоростью (прибегая к сегодняшним единицам измерения информации) 0, 01 бит в секунду. А нынче та же скорость прохождения сигнала в современной оптиковолоконной связи составляет 1013 (10 000 000 000 000) бит в секунду. Вот что такое нанотехнологии.
Правда, что космическая станция "Мир" пролетала на солнечных батареях с гетероструктурами 15 лет и могла бы летать еще...
Ну такими "правдами" , включая и те, что уже очевидны в обозримом будущем, мы могли бы занять все время нашей беседы. Приведу еще всего лишь один пример экономического характера. Расчеты показывают, что к 2030 году - это уже совсем близко - 50 процентов существующего в мире электроосвещения будет переведено на сверхъяркие полупроводниковые светодиоды, что даст планетарную экономию электроэнергии на одном только освещении в 50 процентов и общую ее экономию - в 10 процентов. Не говоря уже об экономии на долговечности осветительных приборов - светодиоды на гетероструктурах могут жить десятилетия и даже столетия.
- А как насчет нанороботов? Это реально?
- Безусловно, да. Биочипы (это ведь тоже нанотехнологии!) в перспективе позволяют надеяться на блоковское "и невозможное возможно" , на решение таких задач в области медицины, защиты и спасения жизни, которые пока еще считаются неразрешимыми. Во всяком случае, имеющийся здесь теоретический и экспериментальный задел, в частности пионерные работы очень крупного нашего биолога - академика Андрея Мирзабекова, дают достаточное основание для самых смелых прогнозов.
- Итак, ясно, что нанотехнологии - прорыв в будущее. Но готова ли к нему Россия? Способна ли она сегодня сконцентрировать для этого интеллектуальный, организационный, финансово-экономический потенциал, подобно тому как это делала наша страна в прошлом, осуществляя ГОЭЛРО, урановый проект, космическую программу?
- Интеллектуальный потенциал, большой научный задел, несмотря на "утечку мозгов" и прочие драматические, трагические даже проблемы воспроизводства научной смены, в России пока все еще есть. Сосредоточен он прежде всего в санкт-петербургском Физтехе имени Иоффе, в Институте микроструктур в Нижнем Новгороде, в Институте физики полупроводников Новосибирского академгородка, а также в ФИАНе, ИРЭ, в институтах металлургии, микробиологии и в других институтах РАН.
Именно в этих исследовательских центрах рождаются сверхновые материалы, структуры, технологии, определяющие обозримое будущее человечества во всех сферах его жизни. Так что национальному нанопроекту будущего для России есть на что опереться.
- Но зачем нам заниматься нанотехнологиями, если все равно промышленной базы для этого у нас нет? Бытует и такая точка зрения...
- Современной промышленной базы у нас действительно нет, хотя лабораторные технологии развиты достаточно высоко. А что, для уранового и космического проектов была? Логика тут очевидна: если новые технологии сулят огромные перспективы и в то же время являются для страны вопросами жизни и смерти (а это сейчас для России именно так), то нужно находить и вкладывать необходимые деньги и создавать промышленную базу.
- А где взять для этого деньги? При нищем-то государстве и олигархах, вожделения которых не простираются дальше покупки иностранных футбольных клубов, суперъяхт и дворцов на средиземноморских берегах! Национальная нанопрограмма ведь не памятник Пушкину, на который вся Россия скинулась по рублю - и хватило.
- Ну прежде всего надо еще разобраться, где нищета - у богатейшего в мире по природным и интеллектуальным ресурсам государства или в близоруких мозгах его госчиновников. Да и отношение так называемых олигархов, крупного бизнеса к проблемам своей страны тоже не следует упрощать.
Вы прекрасно понимаете, что источником финансирования прорыва любой страны в области нанотехнологий может быть в первую очередь и в основном государственный бюджет. Так поступают Соединенные Штаты. Манхэтгенский проект (создание атомной бомбы) в капиталистической Америке шел, как известно, за счет госбюджета. Сейчас то же самое происходит там с национальными нанопрограммами. И во всем мире сегодня все так поступают.
Несколько лет назад я был в Сингапуре на всемирном материаловедческом конгрессе. Это один из мощнейших в мире центров микроэлектронной промышленности. Посетил там институты микроэлектроники и информационных средств. В каждом - человек по двести. Бюджет каждого - по 25 млн долларов. Спросил: "Кто вас финансирует? Электронная промышленность?". Оба директора ответили: "На 90 процентов это госбюджет. Оставшиеся 10 процентов -промышленность. Она платит лишь за то, что ей нужно сегодня. А мы ведь работаем на завтрашний день". Вот вам и ответ на ваш вопрос.
Кстати, и среди олигархов есть дальновидные люди, осознающие, что без мощного фундаментального задела их бизнес в перспективе обречен, и готовые содействовать общенациональным научно-техническим программам. Но и они считают: стартовыми двигателями здесь должны стать государство и государственные финансы.
Недавно я говорил на эту тему с одним нашим олигархом. Он сказал: "Жорес Иванович! Меня этот проект интересует, я готов к нему подключиться. Но ведь основные средства на него и мы, частники, будем запрашивать в первую очередь у государства". И надо его понять. Логика сегодняшних рыночных отношений в России толкает его к быстрой прибыли. Прибыль же от национального нанопроекта будет гигантская, фантастическая, но... спустя десять-пятнадцать лет.
Сама эта "рыночная" логика сиюминутной выгоды переворачивает представления об общественной пользе с ног на голову. Вот вы думаете, что экономия электричества, которую обеспечивают нанотехнологий, всем нам на пользу? АН нет. Предпринимателю нужно, чтобы мы с вами не экономили энергию, а как можно больше ее тратили, чтобы он как можно больше ее продавал и извлекал при этом для себя сверхприбыли. Хотя и тут есть контрдовод: сэкономленную энергию можно ведь в избытке и продавать.
- Последний вопрос. Каким вам видится алгоритм проведения в жизнь российской государственной нанопрограммы?
- В этом году на международном симпозиуме "Наука и общество" , на котором собрались лауреаты Нобелевской премии, премии "Глобальная энергия" , многие выдающиеся ученые Российской академии наук, целый ряд выступлений был посвящен именно нанотехнологиям. В докладах моих учеников - - членкора РАН Николая Леденцова, докторов физматнаук Виктора Устинова и Алексея Жукова, кандидата физматнаук Алексея Ковша - "в связке" , последовательно как раз и был представлен такой алгоритм.
В первом докладе говорилось о принципах применения основных результатов, полученных у нас за последние годы, для развития нанотехнологий. Во втором анализировались результаты исследования структур с "квантовыми точками". В третьем шла речь о применении "квантовых точек" для создания новых типов полупроводниковых лазеров. В четвертом докладе рассказывалось о том, что реализуется сейчас на одной фирме, созданной, вообще говоря, моими учениками, но в Германии, а не у нас.
- И программа действий в этих докладах в значительной степени была уже сформулирована?
- По сути, да. К сегодняшнему дню принята концепция развития нанотехнологий в нашей стране, которую разрабатывало правительство, и мы участвовали в ее разработке. Сейчас создается Совет программы. Но я лично думаю: чтобы ее осуществить, нужен подход, похожий на тот, который был при решении атомной проблемы. Потому что при обычном, нынешнем, подходе мы просто истратим большие средства, не сконцентрировав их на главном.
- Более того, половину разворуют.
- Ну, может быть, и больше половины. Но вот что такое главное - должны определять прежде всего ведущие ученые, специалисты, по-настоящему в этом разбирающиеся, а не чиновничья бюрократия, которая сегодня в России почему-то возомнила, что ей одной ведомо, как ей (а не ученым) "реформировать" и образование, и академию, и вообще науку.
***
Среди олигархов есть дальновидные люди, осознающие, что без мощного фундаментального задела их бизнес в перспективе обречен