|
Латинское слово “нано” означает “карлик”. Одно нано
равно миллиардной части чего-то. Толщина волоса человека примерно 80.000
нанометров.
Новые исследования создают предпосылки для базового понимания явлений на
прежде недоступном человеку уровне.
Когда речь идет о нано размерах, меняются физические, химические и
биологические характеристики вещества.
Чего можно ожидать от этого направления науки?
Об этом наш корреспондент Владимир Лосев разговаривал с научным
руководителем Центра нанотехнологий, созданного на базе Московского
института стали и сплавов, профессором М.В. Астаховым.
— В последнее время в печати пестреют новые термины с приставкой
«нано». Что это, новая ступень развития техники или просто мода?
— Сейчас приставляют словечко «нано» ко всему, что попадётся. Писать
«нанонаука», «нанофизика», «нанообразование» это бессмыслица. Немецкий
физик Глейтер дал общее определение порога нанотехнологий в масштабах от
ста нанометров и ниже. Но главный смысл в том, что с какого-то размера в
материалах и структурах меняются физико-химические свойства. Можно
говорить наносостояниях структур и материалов. И вот тут достижения науки
сулят много нового.
Развитие новых методов измерений и контроля (например, силовые и
туннельные микроскопы и т.д.) позволили наблюдать и создавать структуры
вещества с заданными свойствами на атомных и молекулярных уровнях. Возьмём
аналогию со строительством. Раньше мы как бы строили сооружения,
набрасывая друг на друга необработанные глыбы камня и булыжники. А теперь
учимся укладывать кирпичики, которые плотно прилегают, создавая форму и
профиль постройки по нашему замыслу.
— В каких отраслях прежде всего перспективны нанотехнологии?
— Интерес к ним связан прежде всего с электроникой, где борьба за
уменьшение размеров при улучшении качества идёт уже много лет. Это
компьютеры, телевизоры, телефоны и совершенно новая информационная
техника. Революционные изменения можно ожидать в медицине, фармакологии,
биологии, технологии покрытий и инструментов.
— Насколько быстро мы сможем ощутить внедрение нанотехнологий в
повседневную жизнь?
— Существенное изменение все увидят, когда наноустройства и нано
материалы с заданными свойствами можно будет пустить на поток. Но плодами
их мы пользуемся уже сейчас. Например, свёрла с сверхтвёрдыми покрытиями,
которые легко сверлят бетон. Громадные экраны телевизоров и компьютеров,
мобильные телефоны новых поколений, новые экономичные бытовые осветители.
Всё это первые ласточки.
Вообще, можно сказать, что использование нанотехнологий обещает, прежде
всего, существенную (на порядок) экономию энергии, сырья и материалов. А
это серьёзный ответ на вызовы экологической опасности цивилизации.
Например, на тепловых электростанциях при сжигании мазута к.п.д. остаётся
на уровне 40%. А созданные у нас в институте новые топливные элементы на
жидкой керамике, применяющие нанотехнологию, дают к.п.д. 95%. Возможен
прорыв во внедрении солнечных батарей. Тогда нам потребуется меньше
металла, угля, нефти, которые мы сейчас высасываем из матушки-земли.
— Где ещё в России успешно развивают это направление?
— Центры нанотехнологий сейчас разворачиваются по всей стране: В
Петербурге, Томске и т. д. Очень внушительные результаты получены в
Зеленограде. Их силовые и туннельные микроскопы покупают во всех странах
мира. Сейчас там создана так называемая «нанофабрика» для серийного
выпуска элементов наноэлектроники. Это просто фантастика.
Нанотехнология в Финляндии
Университет Ювяскюля — одно из ведущих исследовательских и учебных
заведений центральной Финляндии, насчитывающий 16 тыс. студентов из 60
стран. При университете в 2005 г. создан центр нанонауки (NSC ).
— Задача нашего отделения — координировать, оценивать и развивать
международное сотрудничество в области нанотехнологий.. Наш центр также
готовит к докторской степени по нанонаукам, — объясняет профессор
Пяйви Тёрмя, которая два года возглавляла центр (NSС).
— При создании NSС в Ювяскюля преследовалась идея собрать под одну
крышу все три отрасли естественных наук, непосредственно связанные с
нанонаукой: физику, биологию, химию, — сообщает Пяйви Тёрмя. — Это
междисциплинарная область исследований, с таким же огромным потенциалом
как и сектор информационно-коммуникационных технологий. Мы рассчитываем
разрабатывать новые материалы, которые после нескольких лет
исследовательской работы превращаются в новую коммерческую продукцию.
Профессор Тёрмя проводит исследования в области молекулярной электроники:
— Я изучаю использование в электронике деталей и блоков, в основе
которых лежат методы наноэлектроники. Чем малогабаритнее мы сможем сделать
элементную базу посредством молекулярных конструктивных блоков, тем
плотнее мы сможем их упаковывать, и тем меньше потребуется энергии, —
объясняет она.
Среди первых практических успехов — легированные оптические волокна для
лазеров корпорации Liekki. Это новаторское использование технологии
наночастиц.
При его разработке был освоен инновационный процесс прямого осаждения
наночастиц. Процесс можно использовать не только при изготовлении
легированного волокна, но и при решении многих других задач.
Владимир Лосев
по материалам семинаров
в Хельсинки |