Материал: Введение в нанотехнологии (Рыбалкина), c.87

•Не приведет ли вторжение наночастиц в наши тела к непредсказуемым последствиям? Они могут быть меньше белков. Что случиться, если наночастицы вызовут пересворачивание белка? Проблемы со сворачиванием белка могут вызвать, например, болезнь Альцгеймера.

Эти и другие вопросы, стоящие сегодня перед исследователями, действительно очень актуальны и важны. В бешеной гонке нанотехнологий, исследователи и ученые должны взять на себя всю полноту ответственности за жизнь и здоровье других людей, чтобы не оказаться беззаботными фанатиками, совершившими "революцию" только лишь "во имя революции", не утруждая себя размышлениями о возможных трагических последствиях и катастрофах.

По всем этим причинам исследование наноэффектов новых технологий будет требовать принципиально новых методов и междисциплинарного подхода.

Нано на стыке наук.

Если достижения ушедшего века позволяют говорить, что ХХ век был веком узкоспециализированных профессионалов, то сегодня, поступая в то или иное учебное заведение, молодой человек не может быть абсолютно уверен, что профиль, на который он собирается потратить 5 лет своей жизни, лет через 5-10 не окажется никому не нужным "старьем" в свете современных технологий.

Так как же быть? - спросите вы. Неужели традиционное фундаментальное образование может обесцениться настолько, что станет не актуальным на рынке труда?

Конечно же нет, но на современном этапе профессионализма в какой-то узкоспециализированной профессии будет явно не хватать. Как вы, наверное, уже поняли, нанотехнологии - это не просто отдельная часть знаний, это масштабная, всесторонняя область исследований. Ее достижения касаются всех сфер жизнедеятельности человека. И поэтому лидирующее положение в будущем конечно будут занимать люди, обладающие фундаментальным образованием, основанным на междисциплинарном подходе.

Вероятно, что постепенно эта тенденция будет распространяться и на вузовское образование, побуждая составителей учебных программ объединять множество фундаментальных дисциплин в одном курсе. Но зачем же ждать, когда это сделают академики из минобразования, когда у нас сегодня есть все возможности самим развиваться в разных направлениях, включая не только естественно-научный профиль, но и гуманитарный?

Кстати, если говорить о связи нанотехнологий с фундаментальными науками, то можно увидеть, что практически любой предмет, из тех, что изучаются в школьном курсе, так или иначе будет связан с технологиями будущего.

Самой очевидной представляется связь нано с физикой, химией и биологией. По-видимому, именно эти науки получат наибольший толчок к развитию в связи с приближающейся нанотехнической революцией.

51

Но не только. Без развития информационных систем (особенно, таких областей информатики, как искусственный интеллект (ИИ), компьютерное моделирование, робототехника и т.д.), фундаментальной базой которых является математический аппарат, невозможно проектирование и создание ассемблеров и других устройств наноэлектроники.

Эколог будущего также не останется без работы. Напротив, прогресс в сфере нанотехнологий, будет ставить перед ним все больше вопросов и задач, начиная от автоматических наносистем охраны окружающей среды и заканчивая сверхточным прогнозированием и борьбой с экологическим загрязнением и природными катаклизмами.

Бурное освоение космоса может дать совершенно новый материал для астрономических исследований и гипотез.

Историки и обществоведы будут изучать характерные черты и проблемы "нанотехнологического общества", как следующим за "информационным обществом" шагом в цепочке общественно-исторических формаций.

Основы безопасности жизнедеятельности, возможно, станут одним из актуальнейших направлений будущих исследований.

Психологи и социологи будут решать множество вопросов, связанных с адаптацией всех "неподготвленных" к неожиданным последствиям нанореволюции.

Возросшие требования к образованию, потребность в новых методах и концепциях обучения, потребует от будущих учителей новаторства и активности.

Перед философами, экономистами и политологами встанет множество новых вопросов, требующих нетрадиционных решений в условиях нанотехнического прогресса.

Музыка, изобразительной искусство, литература, балет, театр и все, что относится к выражению творческого потенциала человека, всегда стояли несколько особняком от научно-технического прогресса. С одной стороны, это говорит о том, что стремление человека к прекрасному, возвышенному извечно и что никакие достижения научно-технического прогресса не в силах уменьшить в глазах человека той ценности и притягательности, которой обладают главные нравственноэтические категории, такие как доброта, красота, истина, благородство, честность, творчество, любовь.

С другой стороны, во все времена искусство пыталось отразить современное состояние общества, не отставая от научно-технического прогресса в своём индивидуальном поиске новых средств и форм выражения. Так, в средние века отражение теологической морали, господствовавшей во всех сферах общественной жизни, можно увидеть во всех образцах культуры того времени, будь то живопись, музыка или литература.

Эпоха Возрождения, провозгласившая человека венцом творения и воспевающая его божественное происхождение именно в проявлении всех человеческих качеств, также оставила немало свидетельств подобного мировоззрения в произведениях искусства творческих гениев того времени.

Кинематограф, литература и поэзия Советского периода нашей с вами истории также проникнута идеями и лозунгами социализма и коммунизма.

Современное искусство также позиционирует себя как "искусство новых технологий" и использует все последние достижения компьютерной техники.

52

Медиа-арт, веб-арт, компьютерная графика, голография – наиболее актуальные на сегодняшний день направления. Иными словами искусство шествует вслед за прогрессом, не желая оставаться "за бортом" и стремясь всегда адекватно отражать окружающую нас действительность. Таким образом, перспективы развития науки и техники, также определяют пути искусства.

Кстати в 2001 года японские учёные, используя передовые лазерные технологии, создали самую маленькую в мире скульптуру. Она изображает разъярённого быка, разворачивающегося для атаки. Размеры "микробыка" впечатляют: 10 мкм в длину и 7 мкм в высоту - не больше чем у красных кровяных телец человеческой крови. Увидеть его можно только в сверхмощный микроскоп. При "высечении"

скульптуры использовались два лазера, которые работали в инфракрасном диапазоне и по специальной программе обрабатывали заготовку из полимера, затвердевавшего только под воздействием лазерного луча. Ну почему бы этому бычку не положить начало новому направлению в области наноскульптуры?

Нанотехнологии, безусловно, подадут множество новых идей и в области архитектуры. Однотипные многоэтажные "коробки" канут в прошлое. Вместо них ассемблеры "вырастят" такие архитектурные ансамбли, которые будут в прямом смысле слова "парить в воздухе", поддерживаемые невидимыми, но суперпрочными опорами и тросами из нанотрубок. Архитектура будущего будет потрясать воображение красотой, надежностью и индивидуальностью конструкций.

И кто знает, может быть не за горами тот день, когда "Битлз" нового поколения поразят весь мир новым музыкальным "нано"-течением…

Наноиндустрия в России и за рубежом.

Считается, что с 2000 года началась эра гибридной наноэлектроники. В настоящее время ежегодно проводится около десятка конференций, посвящённых различным аспектам нанотехнологии. Опубликовано несколько тысяч статей и даже несколько монографий, созданы специальные сайты в Интернете, происходит интенсивная подготовка к созданию наноэлектронных элементов и различных функциональных устройств от простейших до нанокомпьютеров.

Кроме наноэлектроники, на основе нанотехнологии наиболее активно развиваются: микро- и наноробототехника, позволяющая создать миниатюрные исполнительные механизмы с быстродействием в миллионы раз выше существующих и более сложные робототехнические системы с распределёнными механическими устройствами: интегральная нанооптоэлектроника, позволяющая создать солнечные элементы с КПД в 2 раза большим существующих, светодиоды и лазеры с перестраиваемым от инфракрасного до ультрафиолетового спектром излучения, высокоэффективные транспаранты и функциональные оптические приборы.

Осознание стратегической важности нанотехнологий привело к тому, что в разных странах на уровне правительств и крупнейших фирм созданы и успешно выполняются программы работ по нанотехнологиям.

53

В Японии программа работ по нанотехнологии получила высший государственный приоритет "Огато". Данный проект спонсирует не только государство, но и дополнительно около 60 частных фирм. Кроме данного проекта, в Японии финансировалось около дюжины проектов, посвящённых различным аспектам нанотехнологии - квантовым волнам, флуктуациям в квантовых системах, направленных на исследование и разработки квантовых функциональных схем. Крупнейшими проектами являлись "Atom Craft project" и "Aono project". Внимание, уделяемое государством, было не случайным - ещё 10 лет назад в стране присуждались золотые медали за лучшие достижения в области нанотехнологии. Основные разработки проводились в центре перспективных технологий "Цукуба".

ВЕвропе более чем в 40 лабораториях проводятся нанотехнологические исследования и разработки, финансируемые как по государственным, так и по международным программам (программа НАТО по нанотехнологии).

Кроме того, программы работ по нанотехнологии приобрели статус государственных программ даже в сравнительно небольших странах типа Голландии и Финляндии.

ВСША отставание от Японии по объёму финансирования работ в области нанотехнологии стало предметом государственного обсуждения, в результате которого объём финансирования только фундаментальных исследований каждый год стал удваиваться.

С целью форсирования работ именно на данном направлении в 2000 году по решению правительства США работы по нанотехнологии получили высший приоритет (top priority). В результате была создана программа Американской нанотехнологической инициативы, а при президенте организован специальный комитет координирующий работы по нанотехнологии в 12 крупнейших отраслях промышленности и военных силах.

Одной из целей программы является создание на основе нанотехнологии вычислительных устройств с производительностью в миллион раз выше существующих процессоров Pentium. Кроме того, в отличие от финансирования работ в области фундаментальных исследований, объём финансирования работ по нанотехнологии в фирмах многократно выше. Например, только в фирме Intel в прошлом году на разработки в области нанотехнологий было потрачено более 1 млрд. долл.

ВРоссии фундаментальные научноисследовательские работы по нанотехнологии проводятся по нескольким программам. К наиболее крупным из них относятся: программа "Физика наноструктур", руководимая академиком Ж.И.

Алферовым, и "Перспективные технологии и устройства в микро- и наноэлектронике", руководимая академиком К.А. Валиевым.15

По последним данным, о состоянии Российской наноиндустрии можно сказать следующее:

•Достигнуты высокие результаты в области создания нанотехнологических приборов и установок. Были развиты основы микромеханики и разработаны сканирующие зондовые, туннельные и атомно-силовые микроскопы (фирма НТ-

15 Нанотехнология и наночипы Состояние работ по нанотехнологиям

54

МДТ, концерн “Наноиндустрия”, HTE, ГНЦ ГНИЙ Физических проблем им. Ф.В.Лукина и др).

•Отечественные ученые создали собственные теоретические и экспериментальные заделы в области твердотельных элементов квантовых компьютеров, квантовой связи, квантовой криптографии. Технологии атомного масштаба (0,5-0,1 нм) открывают абсолютно новые перспективы в этой сфере.

•Разрабатываются новые методы получения наноматериалов: синтез и компактирование ультрадисперсных порошков, получение наноматериалов методами интенсивной пластической деформации, кристаллизация из аморфного состояния, пленочная нанотехнология.

•Проводятся материаловедческие работы в области "интеллектуальных материалов", ультрадисперсного состояния и супрамолекулярной химии, коллоидных систем, а также разрабатывает теоретические принципы строения частиц с наноразмерами, учитывающие размер как физико-химический фактор.

•В области медицины, генетики и экологии также ведуться исследования и разработки наносистем. Созданы образцы так называемых "биочипов", разработаны технологии выделения мономолекулярных кристаллических упорядоченных белковых структур бактериального происхождения и их

использования в нанотехнологиях в областях микро электроники, микро- и наномеханических устройств, биосенсоров, биотехнологии16.

Результаты анализа свидетельствуют, что отечественные разработки находятся на уровне мировых достижений, но при очевидных успехах российской науки в области нанотехнологических исследований наша страна пока не может вплотную заняться их массовым промышленным внедрению. Главная проблема - традиционный недостаток финансирования: в настоящее время в России не существует целевой государственной программы финансирования работ в области нанотехнологий.

Однако все же выдаются гранты на прикладные исследования в нанотехнологии по отдельным международным программам, а также выделяются средства отдельными передовыми предприятиями.

К положительным факторам в этом вопросе является высокий кадровый и научно-технологический потенциал России, базирующийся на её известных интеллектуальных преимуществах. Российское образование высоко оценивается зарубежными предриятиями и много русских специалистов работают в нанотехнических лабораториях по всему миру.

16

55