Спекуляции на уровне "нано". Ликбез с ошибками

Нанотехнология и 18-й век
В своем прошлогоднем послании Федеральному собранию Президент Владимир Путин назвал нанотехнологии перспективным направлением, важнейшим условием в развитии энергосбережения, элементной базы, медицины, робототехники. Так страна вступила в технологическую гонку 21-го века. Начался массовый ликбез по нано. Россияне узнали, что нанометр - это одна миллиардная часть метра или 10 в -9-ой степени. Редкая статья не обещала скорейших технических чудес. Уже к 2010 году, уверяли авторы популярных материалов, скорости компьютерных операций возрастут до невообразимых пределов. Процессоры будут изготавливать из структур с размером элементов 45 нм, на одном чипе уместится более одного миллиарда транзисторов.
Врачи смогут отправлять наноконтейнеры с антенной из антител путешествовать по организму пациента, чтобы лекарство попадало прямо в источник заболевания.
Тепло можно будет получать непосредственно из электричества, а электричество из тепла.
Каждая подобная публикация содержала вопрос - "Что такое нанотехнологии"? Анализ данных формулировок обращает внимание на некоторое смещение акцентов. Впрочем, единого определения нанотехнологий не существует. Ученые признаются - определение нанотехнологий зависит от того, кто его дает.
По итогам информационной сессии можно заметить - разумнее интересоваться причиной внимания к наноразмеру. Руководитель лаборатории фотоники Саратовского филиала ИРЭ РАН, доктор физико-математических наук Вячеслав Попов поясняет - только масштаб нанометров соответствует размерам физических процессов. "Существует и меньший размер, например, пико и фемто -10 и -12. Но только на уровне масштаба нанометров размер частиц соотносится с физическими длинами - с длиной волн света и электрона, длиной свободного пробега электрона. В этом случае можно получить радикально новые свойства материала или прибора, сделанного из таких частиц. Новые эффекты становятся возможны благодаря соизмеримости размера объекта с размером физического процесса".
Это описание совпадает с определением, которое приводят зарубежные научные издания. Нанотехнология - это способность понимать, контролировать и манипулировать материей на уровне индивидуальных атомов, молекул или кластеров молекул для того, чтобы создавать материалы, приборы и системы с фундаментально новыми свойствами, обязанными именно малым размерам. Само же достижение размера от 1 до 100 нм - недостаточное условие для нанотехнологии, хотя бы потому, что все природные и искусственные материалы имеют структуру наномасштабного диапазона.
Большинство определений, которые приводят российские издания не делают акцент на изменении структуры и состава вещества, некоторые и вовсе ограничиваются присутствием объектов в размере от 1 до 100 нанометров. Вячеслав Попов продолжает: "Некоторые спекулируют на этих понятиях. Изготавливают порошок с частицами нанометрового размера, наносят матрицу, размешивают и получают, так называемый, нанокрем. Мы говорили о новых свойствах материалов. В этом случае они могут появиться, к примеру, благодаря увеличению доли поверхности частиц - чем меньше частицы, тем больше доля поверхности в общем объеме. Но эти изменения не связаны с процессами нанофизики и наноэлектроники. Назовет ли узкий специалист изготовление крема нанотехнологиями? Наверное, нет. Это не передовая технология. Примерно на этом уровне наноэлектроникой занимались еще в 18-ом веке. Лодр Рэлей изучал рассеяние света, теперь оно называется рэлеевским. Он рассматривал беспорядочно расположенные в воздухе наночастицы".
По словам ученых, есть еще одна возможность занять зону "нано". Условно перейти с уровня "микро" на уровень "нано". По сути небольшая разница в размерах дает огромные преимущества в вопросах бюджетного финансирования. Так список перспективных нанопроектов пополнили микротехнологи.
Начальник управления стратегического планирования и инновационной деятельности областного министерства промышленности и энергетики, кандидат технических наук, профессор Ольга Лутьянова комментирует: "Нано - 10 в -9-ой, микро - 10 в -6-ой, естественно разногласия есть. Всякий научный термин имеет много толкований. Однако, есть федеральные целевые программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 годы" (направление "Индустрия наносистем и материалов") и "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в РФи на 2008-2010 годы", и саратовские ученые участвуют в конкурсах и выигрывают гранты по этим программам. Поэтому по формальным признакам я считаю, что эти работы выполняются по разделам нанотехнологий".
Председатель добровольного некоммерческого объединения "Саратовский центр наноиндустрии" Николай Жуков рассказывал, что весьма внушительный список саратовских коллективов-разработчиков нанотехнологий вызвал нелестные комментарии российских коллег. Тем не менее, проект целевой программы "Развитие нанотехнологий в Саратовской области на 2007-11 годы" предусматривает финансирование 27-ми научных и научно-производственных предприятий по 120-ти фундаментальным и прикладным исследованиям. Объем программы - 200 млн руб.
Впрочем, солидный перечень участников программы может говорить и о весьма положительном явлении - финансировании всех основных этапов научной деятельности - фундаментальных, прикладных и опытно-конструкторских разработок. Только 5% фундаментальных исследований достигают положительного результата. Но недостаток финансирования этих работ в течение года ведет к отставанию в развитии отрасли от 20-ти до 50-ти лет.

Каков же уровень развития нанотехнологий в России?
Мнение заведующего лабораторией фотоники СФ ИРЭ РАН Вячеслава Попова: "Я работаю в области наноэлектроники и знаю здесь не больше десятка российских научных групп, которые работают на мировом уровне. В этот список я бы отнес и нашу саратовскую группу".
Оценка заведующего лабораторией физики и технологии трехмерных наноструктур Института физики полупроводников СО РАН Виктора Принца, которую он высказал интернет-изданию "Эксперт", намного жестче: "Если определять нанотехнологии, как формирование устройств, объектов, материалов с принципиально новыми свойствами, то можно назвать всего 2-3 российских центра, которые работают в этом направлении". Ученый говорит о крайне низком обеспечении российских ученых специальным оборудованием. К примеру, электронный микроскоп высокого разрешения, без которого немыслимы наноисследования, стоит $7-8 млн. В России, на момент создания госкорпорации по нанотехнологиям не было ни одного такого микроскопа.
Об этой проблеме упоминается и в содержании областной целевой программы. В главе "Анализ текущего состояния нанотехнологий" указано: "В настоящее время главной проблемой, препятствующей широкому практическому широкому внедрению нанотехнологий, остается критическое устаревание, а по отдельным направлениям развития нанотехнологий - практическое отсутствие научного и специального оборудования, приборов и устройств, отвечающих современным мировом требованиям".
Здесь же в разделе "Потенциал Саратовской области в сфере нанотехнологий" дана совершенно противоположная оценка: "К показателям потенциала можно отнести материально-техническую базу наноиндустрии, обеспеченность НИИ, предприятий и экспериментальных учреждений новейшими приборами, оборудованием и материалами".
Так новейшими ли? Надо полагать, что новейшей техникой обладают ученые США, Японии, Восточной Европы, где уровень финансирования многократно превышает российский. Говорят, в Америке на развитие нанотехнологий дают больше денег, чем просят - ежегодные вливания составляют более $1 млрд. К этой сумме надо добавить деньги частных фирм и фондов. Американцы ведут наноисследования примерно по 1 000 направлений, японцы - по 300.

Огнезащитные стеклопакеты и телеэкран на нанотрубках
Разработчики областной целевой программы говорят о значительном научном, кадровом, производственном потенциале региона в сфере нанотехнологий. Представитель министерства промышленности области Ольга Лутьянова: "Этим вопросом мы занимаемся не в дань моде. Мы работаем над развитием наноиндустрии давно и системно. Идет финансирование работ из федерального и областного бюджетов. Одна из отличительных особенностей Саратовской области - тесная интеграция, взаимодействие академической, вузовской, отраслевой науки и промышленности, что является мощной базой для создания кластера в сфере нанотехнологий. Особое место в региональном научно-производственном комплексе занимают вузы и организации Саратовского научного центра РАН, являющиеся главными генераторами инноваций".
В число научных коллективов страны, названных на федеральном уровне головными центрами наноиндустрии вошел саратовский классический университет. В рамках федеральной целевой программы "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в РФ на 2008-2010 годы" СГУ выделено 111,5 млн руб. на создание научно-образовательного центра по направлению "нанотехнологии". Здесь открыт факультет нано- и биомедицинских технологий.
По мнению разработчиков областной целевой программы, ученым СФ ИРЭ РАН принадлежит мировой приоритет получения автоэлектронной эмиссии из углеродных нанотрубных пленок. На основе этого материала НИИ "Волга", НПП "Алмаз", СФ ИРЭ РАН и СГУ разрабатывают новые дисплеи, индикаторы, крупно габаритные телеэкраны, ряд вакуумных СВЧ приборов и экономичные источники света. Дисплеи и телевизоры на углеродных нанотрубках обладают экологической чистотой, отсутствием вредных излучений, плоским экраном, высокой яркостью и четкостью изображений, естественной гаммой цветов. Получены действующие образцы источников света, имеющих эффективность в 5 раз выше, чем у накальных, и в 1,5 раза выше, чем у люминесцентных, что позволяет экономить до 80% энергии.
Совместно с Саратовским филиалом Московского Государственного научно-исследовательского института химии и технологии элементно-органических соединений НИИ "Волга" внедряет технологию плазменного испарения для получения нанопорошков, применяемых в биомедицине, химии, электронике, а также в космической технике и машиностроении.
Специалистами НПП "Контакт" совместно с учеными СГУ разработаны широкополосные наноразмерные акустические линии задержки для использования в радиолокации, а также в системах для борьбы с терроризмом.
Технология "Ламинированное стекло" по производству нанодисперсных порошков полититанатов калия открывает направление по созданию новых композиционных материалов, предназначенных для изготовления высокопрочных керамических материалов и изделий, а разработка способа получения неорганической заливочной композиции методом золь-гель технологии предназначена для изготовления огнезащитных стеклопакетов, используемых в различного рода промышленных сооружениях и противопожарных преградах.
"Москатель" создает лаки, краски, асфальт с экстремально возможными свойствами по прочности и стойкости. На химическом факультете СГУ ведутся работы по созданию специальных материалов для самолетостроения и решения экологических задач.

Предсказуемая революция
Если в части научных наноразработок, по мнению экспертов, передовые страны значительно опередили Россию, то в вопросе внедрения их в массовое производство пока не преуспел никто.
"Пока продукция со словом "нано" не прошла никакого лицензирования" - предупредил первый вице-премьер страны Сергей Иванов. Он подчеркнул, что заявления о выпуске нанопродукции - это лишь рекламный трюк. Сергей Иванов привел в пример антикоррозийный "наноцинк" и выпускаемый парфюмерами "нанокрем".
Сейчас модно говорить о том, что главной преградой развития наноиндустрии станут финансовые и политические силы, основной доход которых приносят добыча и продажа углеводородного сырья. Но так или иначе, сложности коммерциализации наноразработок испытывает весь мир. Ольга Лутьянова комментирует: "Нанопорошки могут использоваться в косметологии, в сельском хозяйстве. Семена обрабатываются наноматериалом и он образует защитную оболочку, которая остается активной вплоть до плодоношения растения. На государственном уровне поставлен вопрос о формировании рынка по нанотехнологиям к 2015-2020 годам. Значит должны быть исследования, что в пищевых цепочках и в эстетической медицине это не принесет вреда. Значит потребуются параллельные исследования в смежных отраслях - медицине и сельском хозяйстве. Решение всех этих вопросов приведет к лидерским позициям в мировой экономике".
Вместе с тем, многие эксперты признают опасность продажи уникальных отечественных разработок зарубежным производителям. Так одна из западных компаний выпускает востребованную продукцию, в основе которой лежат исследования саратовских ученых.
Рынок инновационных технологий в регионе пока в стадии развития. Его участники отмечают, что пока заинтересовать российского инвестора подобными проектами весьма непросто. Идет процесс формирования инфраструктуры рынка - в Саратове сформирован Венчурный фонд, проходит ежегодный Салон изобретений, инноваций и инвестиций, образован Гарантийный фонд.
Многие эксперты сходятся во мнении, что внедрение научных разработок в производство - за коммерческими компаниями, которые были бы связаны с научными коллективами, но представляли собой самостоятельные структуры. Единичные примеры таких предприятий в Саратове есть.
Но все указывает на то, что нанореволюция скорее всего пройдет без внезапных свершений, будет поэтапной и весьма предсказуемой.

Владимир Ворох

Добавить в избранные источники Яндекс.Новости и Google Новости