Инфицированы будущим
При поддержке

Прогностика — наука для предсказания будущего. Философия ставит две проблемы прогнозирования (футурологии): первая — будущее не существует как объект, вторая — прогнозирование как исследование тенденций развития бытия — не есть наука. В то же время любая теория, любая форма общественного сознания предполагает размышления о будущем, без надежды на будущее нет смысла настоящего.

Архив → Нанотехнологии в 2010 году

В 1977 году американcким студентом Дрекслером было предложено слово "нанотехнология" для гипотетической сборки полезных объектов из молекулярных цепочек. Их характерным размером должен был стать нанометр. В 1990 году за рубежом уже вышел первый номер толстого журнала " Nanotechnology ", а Дрекслер получил прозвание провидца.

nanotech.jpg



В то время микроэлектроника оправдала свое название, споткнувшись на минимальной ширине структуры в один микрон, и даже когда Intel и Samsung перешли к субмикронной технологии, им с огромным трудом удалось вырваться за рубеж 0,1 мкм.


В восьмидесятые кто-то из японских прикладных ученых придумал слово "наноэлектроника". Тогда же появились исполнимые теоретические модели приборов. Их основой должны были стать сверхтонкие пленки толщиной единицы и десятки нанометров, полученные на серийном оборудовании.

Сегодня, подводя итоги 2010 года в нанотехнологиях, хочется ограничиваться именно новостями наноэлектроники. Потому что изложения открытий в молекулярных нанотехнологиях выглядят, на первый взгляд, несравнимыми.

Кто раньше сделает мозг?

Первой важной новостью уходящего года в наноэлектронике создании стало создание в Корее транзистора из шести атомов углерода, помещенных между двумя золотыми электродами. Однако выход годных при производстве лишь 15%. И пока нет технологии, позволяющей строить большие интегральные схемы с использованием таких транзисторов. Целью создания прототипов была простая демонстрация того, что можно сделать транзистор таких размеров. Зато использование такого рода транзисторов позволит почти исключить тепловые потери.

В то же самое время молекулярные нанотехнологи из Японии рапортуют в этом году о создании «наномозга» из 17 молекул, который функционирует аналогично процессору, выполняющему 16 команд за один такт. 17 молекул DRQ могут быть сформированы в молекулярную машину, которая способна закодировать более 4 млрд. различных комбинаций. Размер полученной структуры — всего 2 нм.

Ставить подобные новости в один ряд с новостями наноэлектроники, где какая-то группа ученых научилась прикреплять золотой нанопроводничок к нанотрубке довольно контрастно, согласитесь.

Премия

По сути дела первую Нобелевку в области нанотехнологий вручили еще в 1986 году, за изобретение сканирующего туннельного микроскопа (1981). С его помощью до сих пор исследуют структуры толщиной в нанометры, а также проводятся манипуляции с атомами.

В 2010-ом Нобелевская премия по физике впрямую вручена за нанотехнологии — за исследование графена — основного конкурента нанотрубок. Графен был предсказан в начале XX века, получен (с использованием обыкновенного скотча) в 2004 и занял свое место в основных нантехнологических итогах 2006 года, когда уже были созданы графеновые полевые транзисторы. Графен — двумерная модификация углерода, образованная слоем углерода толщиной в атом. Его можно представить как одну плоскость графита, отделенную от объемного кристалла. То есть это развернутая в двухмерный лист углеродная нанотрубка. А значит, это возвращение к милой сердцу всякого микроэлектронщика планарной технологии, пусть и при новом технологическом укладе.

К началу 2010 года образцы графена не превышали квадратиков с размером стороны в 1 см. В этом году химикам в Корее и Японии удалось найти технологию получения графена размером 75 см по одной из сторон. Статья исследователей опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Возможно, это главный претендент на открытие 2010 года в нанотехнологиях.

Ведь несколько лет назад производители электроники впервые проявили серьезные намерения в отношении использования нанотрубок в микросхемах памяти и транзисторах, когда нанотрубки научились качественно очищать и производить в достаточных количествах по умеренной стоимости. А вовсе не тогда, когда ученым из IBM удалось найти способ точного позиционирования транзисторов на нанотрубках.

Политика

В 2000 году Нобелевка по физике нашла Жореса Алферова, как это чаще всего бывает, за прошлые открытия в полупроводниковой технике и оптоэлектронике. Между тем, все нулевые годы он возглавлял российские правительственные нанотехнологические программы. Программа фундаментальных исследований в области нанотехнологий, которой он руководит, составила 250 млн. в 2009 году и только 185,5 млн. рублей в 2010. Но нельзя сказать, что кризис кардинально снизил финансовое участие государства в российском нанотехе.

Так в конце года наблюдательный совет «Роснано» одобрил семь новых инвестиционных проектов с общим бюджетом более 26 млрд. руб. Вклад самой «Роснано» в эти проекты составит 12 млрд. руб.

Один из проектов - создание производства конструкционных материалов антифрикционных и уплотнительных деталей машин и механизмов, работающих в условиях агрессивных сред, повышенной температуры и высоких нагрузок. Другие проекты: приборы для молекулярной диагностики - биодетекторы; внедрение девяти лекарственных препаратов, использующих нанокомпозитные материалы.

До конца этого года «Роснано» планировала разместить облигации под госгарантии. Однако с нового года «Роснано» перестает быть госкорпорацией. Смена статуса на ОАО участием государства понадобилась ей для более свободной покупки зарубежных технологий и создания совместных производств.

Английский ученый Джордж Портер говорил, что вся наука — прикладная, разница лишь в том, что отдельные приложения возникают быстро, а другие - через пятьдесят или сто лет. В случае нанотехнологий можно сказать, что в двадцатые годы ни одна из отраслей не обойдется без их применения. Таким образом, через 10-15 лет ожидается смена технологического уклада, в котором нанотехнологии будет одной из его базовых «прослоек».
Надо понимать, что отечественные политики в своих решениях исходят именно из такого прогноза развития цивилизации.


Петрик

Российская политика и нанотехнологии оказались связаны и через партийную сферу. В течение 2010 года ученый с фамилией Петрик стал почти нарицательным персонажем. Из-за истории с фильтрами воды имени Петрика. Из-за заявления о том, что он открыл графен, а Нобелевку дали другим. И вообще благодаря своей смешной фамилии - человека, который уверенно во всем «петрит».

В итогах года можно записать, что фильтры Петрика исключены из государственных программ, а членам «Единой России» рекомендовано впредь не упоминать эту фамилию.

Однако, несмотря на полученную репутацию прохиндея, научный вклад Петрика в нанотехнологии почти для всех остался практически неизвестным. В том числе для автора этого обзора. Как и протеже Петрика Борис Грызлов, я не признаю право на окончательные выводы существующих комиссий по лженауке.

Образование

В МИФИ есть кафедра микро- и нанотехнологии. Один из ее профессоров ходит с кардиостимулятором, созданным с помощью нанотехнологий. Там же в МИФИ проводится студенческая олимпиада «Нантотехнология». Еще факультет наук о материалах в МГУ. О других образовательных центрах по нашей теме ничего впечатляющего или даже просто конкретного пока неизвестно.

Медицина

Мне 49 лет, в 28 лет я занялся нанотехнологиями, а в нулевые годы уже не являлся действующим ученым. Однако из всех будущих «пряников» нанотеха меня, конечно, более всего интересуют медицинские. Я-то понимаю, что как раз через пару десятилетий, когда мой организм потребует ремонта, должны уже появиться превосходные зубные протезы и прочие наноподпорки здоровью. Наномедицина оформилась как наука в середине нулевых. В ней стоит ожидать таких же прорывных открытий, как и в наноэлектронике.

В этом году отметим успехи в создании сверхмалых капсул для лекарств.
Магнитные нанокапсулы со структурой ядро / оболочка давно рассматриваются в качестве носителей лекарств для их адресной доставки. В конце 2010 года тайванские ученые предложили один из вариантов создания таких капсул. В качестве сердцевины капсулы они взяли наночастицы оксида железа и термочувствительный полимер. В роли оболочки — пленка оксида кремния, регулирующая выход лекарств из капсулы до и после воздействия магнитного поля.

На первом этапе магнитные наночастицы смешивали с гидрофобным лекарством в органическом растворителе для формирования однородной массы. Затем получали самоорганизующиеся нанокомпозиты, где магнитные наночастицы отделились от лекарства в отдельные агломераты. После постепенного испарения органического растворителя происходила инкапсуляция наночастиц и лекарства. После этого полученные нанокомпозиты были покрыты слоем оксида кремния. Он достаточно хорошо предотвращает преждевременный выход содержимого капсулы наружу. При воздействии же магнитного поля наночастицы оксида железа нагреваются, и таким образом можно осуществить быстрый выброс лекарств при минимальном воздействии температуры на живые клетки.

Наномеханика


Есть направление нанотехнологий, где любая новость внешне выглядит как претендент на главные итоги года. Так еще в 2006 году пресса сообщала о создании нанобагги. Эта молекулярная машина ездит по атомам золотой подложки с помощью световой энергии. Правда, у молекулярного автомобиля пока что нет заднего хода и рулевого управления, но зато он состоит всего из 300 атомов золота и имеет собственный автономный мотор.

Такие наномашины настолько малы (размером 3-4 нанометра), что 20 тыс. устройств можно поместить на торце человеческого волоса. Коллекционировать подобные новости в этом обзоре я не пытаюсь, хотя когда-нибудь в будущем и они станут актуальны. Ведь делаются эти технологические курьезы, кажущиеся новым вариантом байки о мастере, подковавшем блоху, с практическими целями. Во-первых, нанообъекты так малы, что в будущем планируется собирать их с помощью нанороботов. А во-вторых, подобный наноробот может быть запущен внутрь человека, чтобы устранить проблемы в здоровье. И вот тогда наступит настоящая наномедицина и полное торжество нанотехнологий.

Андрей Травин

  3

Комментарии

Ооо... я предлагаю слово "пикотехнология", а так же "фемтотехнология". Они придут за "нано", как "нано" пришло за "микро". Можно меня теперь тоже в провидцы записать, а?

Нет, вы совсем не провидец. Нанотехнология уже действует на атомном уровне. Миниатюрнее некуда. Пикотехнологий не будет.

На днях была новость о техническом процессе 32 нм, на который в декабре перешла одна из фабрик Intel. Уже вовсю разрабатывается техпроцесс 10 нм. А это всего лишь 40 атомов кремния. Знаменитый процессор Intel 8086 тридцать лет назад выпускался по техпроцессу 3 000 нм. И это была, на мой тогдашний взгляд, крайняя степень прогресса - попробовали бы вы в 1990 году провести на советском оборудовании фотолитографию с точностью выше 25 микрон. Так что еще один провидец мог бы предсказать двадцать лет назад, что микроэлектроника плавно перейдет в наноэлектронику. Но такого человека тогда не нашлось. Все считали, что в наноэлектронику мы войдем путем скачкообразного прогресса с новыми технологиями- уже безо всяких фотолитографии, легирования и прочих компонентов полупроводникового производства.

"И вообще благодаря своей смешной фамилии - человека, который уверенно во всем «петрит»" - думаете успех Путина в его фамилии? :) "Фонетически благоприятный кандидат в президенты" - надо выбирать президента по благозвучию его фамилии. Тем более что они у нас всё равно назначаемые, а не выбираемые последние 10 лет...

Карьера Путина как и судьбы всех правителей в руках Божьих. Причем здесь очередная говорящая фамилия? А вот ковыряние в материи в наших руках. Об этом и пишем.

Насчет отсутствия других образовательных центров по нанотехнологиям Вы забыли Санкт-Петербургский политех, на котором есть факультет технической физики, работающий совместно с физико-техническим институтом имени Иоффе. Организован данный факультет под патронажем Алферова, и готовят там в-основном специалистов по твердотельной микроэлектронике и нанонехнологиям.

© 2017 Trend Club