«Генеральский эффект»
Земля стремительно становится нанопланетой. Нет, с ее размерами все в порядке — грядет глобальное пришествие нанотехнологий. Более 50 стран мира приняли национальные нанотехнологические программы. А вот с их практическим воплощением все не так просто.
Изобретенный в 1981 году туннельный микроскоп позволил не только вывести изображение одиночных атомов и молекул на экран компьютерного монитора — с его помощью оказалось возможным «дотронуться» до отдельного атома, а надавив на него суперострой иглой — переместить куда заблагорассудится. В руках ученых оказался первый нанотехнологический инструмент.
Часто можно услышать, что лучшим выходом из нынешнего глобального кризиса было бы появление в экономике новой технологической основы. Таким «паровозом» должны и могут стать нанотехнологии и привязка всей нашей техники и образа жизни к наноизделиям.
Об этом — в беседе с членом рабочей группы при научном совете программы «Наноструктурные системы, наноматериалы, нанотехнологии» НАН Украины, заместителем генерального директора Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт» по технологическим и опытно-конструкторским работам В. Шулаевым.
— Валерий Михайлович, почему о нанотехнологиях говорят как о будущем мировой экономики?
— Начну с примера. Технологическая цепочка производства микропроцессоров достаточно длинна — от получения сверхчистого кремния, выращивания из него монокристаллов, последующей их разрезки на пластины до создания все более мелких деталей на поверхности кремниевой пластины, которые формируются с помощью сложных макро- и микроинструментов, огромного количества химикалий, шаблонов и тому подобного. Сам же технологический процесс использует «нисходящий» подход — «сверху вниз» (top down), когда крупный исходный монокристалл сверхчистого кремния разбивается на все более мелкие фрагменты. Все это напоминает работу великого Микеланджело — шедевр создавался им за счет отсечения от глыбы мрамора всего лишнего.
Так вот, чтобы изготовить один микропроцессор, необходимо сжечь 240 килограммов ископаемых энергоносителей, истратить 22 килограмма различных химических веществ и 1500 литров воды. Подобного расточительства планета не выдержит. А ведь такой подход практикуется не только в микроэлектронике — он повсюду.
— Есть другой?
— Да, и его предлагают нанотехнологи. Он получил название «восходящего», то есть «снизу вверх» (bottom up). В этом случае атомы и молекулы самостоятельно, в процессе самоорганизации, собираются в соответствующие наноструктуры под действием химических и каталитических реакций. Роль человека сводится к тому, чтобы создать подходящие условия, некое внешнее поле, направляющее процесс самосборки. Это предельно экономичный процесс. Управление на уровне атомов и молекул — это и есть высший пилотаж в искусстве управления материей. Мы к нему подошли вплотную и даже кое-где вступили на эту территорию.
И все же пока нанотехнологи только мечтают, чтобы в будущем все микропроцессоры и другие электронные приборы собирались именно таким образом. В таком случае достаточно мощные нанокомпьютеры смогут уместиться на «блошиной подкове». И таких примеров в различных отраслях нанонауки — пруд пруди. Поток наноновостей настолько стремителен, что его частности даже не имеет смысла обсуждать — они очень быстро устаревают.
— Но в магазинах нанокомпьютеров по-прежнему нет…
— Дело в том, что развитие нанотехнологий столкнулось с определенными методологическими трудностями. Единичное инновационное изделие сделать гораздо легче, чем продвинуть его на рынок.
В советской науке, «питавшейся» бюджетными деньгами, существовал термин «генеральский эффект». Для успеха испытаний или иной демонстрации окончательного результата должно быть нечто, что произведет должное впечатление на подписывающую приемный акт комиссию, пусть даже оно и не имеет прямого отношения к сути дела. Если, фигурально выражаясь, у товара скромное лицо, его надо разрисовать. А у нанотоваров лицо не просто скромное — оно невидимое. «Где в вашей стиральной машине наносеребро? Покажите!» — настаивает покупатель. А показать нечего.
Есть, конечно, и объективные причины для существования гигантского разрыва между возможностями нанотехнологий и их восприятием обществом. Например, практическая реализация многих интереснейших сфер применения нанотехнологий настоятельно требует от ученых и инженеров создания так называемых интерфейсов. Это переходные структуры, соединяющие наноматериалы или нанообъекты с микроскопическими устройствами или биологическими тканями. Обеспечение требуемого контакта в таких соединениях оказалось очень непростой научно-технической задачей.
Сейчас будущее нанотехнологий обеспечивается талантом и энергией людей, уже работающих в этой области и заложивших основы как самой нанонауки, так и ее частных приложений. В этой сфере накопилась та «критическая масса» знаний, практическое освоение которой в ближайшие 10—15 лет приведет к изменению жизни людей и общества значительно сильнее, чем современные персональные компьютеры и биотехнологии.
