«Генеральський ефект»

Земля стрімко стає нанопланетою. Ні, з її розмірами все гаразд — наближається глобальне пришестя нанотехнологій. Понад 50 країн світу ухвалили національні нанотехнологічні програми. А от з їхнім практичним утіленням усе не так просто.

Винайдений у 1981 році тунельний мікроскоп дозволив не тільки вивести зображення окремих атомів і молекул на екран комп’ютерного монітора — з його допомогою тепер можна «доторкнутися» до окремого атома, а надавивши на нього супергострою голкою — перемістити куди заманеться. Це перший нанотехнологічний інструмент, що потрапив до рук учених.

Часто можна почути, що кращим виходом із нинішньої глобальної кризи була б поява в економіці нової технологічної основи. Таким «паровозом» повинні й можуть стати нанотехнології й прив’язка всієї нашої техніки й способу життя до нановиробів.

Про це — у бесіді із членом робочої групи при науковій раді програми «Нано­структурні системи, наноматеріали, нанотехнології»­ НАН України, заступником генерального директора Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» із технологічних і дослід­но-конструкторських робіт В. Шулаєвим.

— Валерію Михайловичу, чому про нанотехнології говорять як про майбутнє світової економіки?

— Почну із прикладу. Технологічний ланцюжок виробництва мікропроцесорів досить довгий — від одержання надчистого кремнію, вирощування з нього моно­кристалів, наступного їх розрізання на пластини до створення усе дрібніших деталей на поверхні кремнієвої пластини, які формуються за допомогою складних макро- і мікроінструментів, величезної кількості хімікалій, шаблонів тощо. Сам же технологічний процес використовує «спадний» підхід — «зверху вниз» (top down), коли великий вихідний монокристал надчистого кремнію  розбивається на усе більш дрібні фрагменти. Усе це нагадує роботу великого Мікеланджело, який створював шедевр, відсікаючи від брили мармуру все зайве.

Отож, щоб виготовити один мікропроцесор, необхідно спалити 240 кілограмів викопних енергоносіїв, витратити 22 кілограми різних хімічних речовин і 1500 літрів води. Такого марнотратства планета не витримає. А тим часом такий підхід практикується не тільки в мікроелектроніці — він усюди.

— Є інший?

— Так, і його пропонують нанотехнологи. Він дістав назву «висхідного», тобто «знизу вгору» (bottom up). У цьому випадку атоми й молекули самостійно, у процесі самоорганізації, збираються у відповідні нано­структури під дією хімічних і каталітичних реакцій. Роль людини зводиться до того, щоб створити необхідні умови, якесь зовнішнє поле, що спрямовує процес самоскладання. Це максимально економічний процес. Керування на рівні атомів і молекул — це і є вищий пілотаж у мистецтві управління матерією.­ Ми до нього підійшли впритул і навіть подекуди вступили на цю територію.

І все-таки поки нанотехнологи тільки мріють, щоб у майбутньому всі мікропроцесори й інші електронні прилади складалися саме в такий спосіб. У такому випадку досить потужні нанокомп’ютери зможуть уміститися на «блошиній підкові». І таких прикладів у різних галузях нанонауки – хоч греблю гати. Потік наноновин такий стрімкий, що його подробиці навіть нема сенсу обговорювати — вони дуже швидко застарівають. 

— Але в магазинах нанокомп’ютерів усе ще немає…

— Річ у тім, що розвиток нанотехнологій зазнав певних методологічних труднощів. Одиничний інноваційний виріб зробити набагато легше, ніж просунути його на ринок.

У радянській науці, яка «живилася» бюджетними­ грошима, існував термін «генеральський ефект». Для успіху випробувань або іншої демонстрації остаточного результату має бути щось, що справить належне враження на комісію, яка підписує прийомний акт, нехай навіть воно й не має прямого відношення до суті справи. Якщо, фігурально кажучи, у товару скромне обличчя, його треба розмалювати. А в нанотоварів обличчя не просто скромне — воно невидиме. «Де у вашій пральній машині нано­срібло? Покажіть!» — наполягає покупець. А показати нема чого.

Є, звичайно, і об’єктивні причини гігантського розриву між можливостями нанотехнологій та їх сприйняттям суспільством. Наприклад, практична реалі­зація багатьох найцікавіших сфер застосування нанотехнологій настійно вимагає від учених та інженерів створення так званих інтерфейсів. Це перехідні структури, які з’єднують наноматеріали або нанооб’єкти з мікроскопічними пристроями або біологічними тканинами. Забезпечення необхідного контакту в таких сполуках — дуже непросте науково-технічне завдання.

Зараз майбутнє нанотехнологій забезпечується талантом та енергією людей, які вже працюють у цій галузі й заклали засади як самої нано­науки, так і її окремих додатків. У цій сфері накопичилася та «критична маса» знань, практичне освоєння якої в найближчі 10—15 років  приведе до значно більшої зміни життя людей і суспільства, ніж сучасні персональні комп’ютери й біотехнології.