Архивная публикация 2002 года: "Бойцы невидимого фронта"
Чем меньше ресурсов остается на нашей планете, тем более изощренные способы придумывает человечество для выживания. О вечном источнике энергии -- термоядерном реакторе, работающем на воде, мы недавно рассказали (см. "Профиль" N35). Теперь -- о так называемых нанотехнологиях, при помощи которых работу целых заводских цехов или загроможденных компьютерами офисов станут выполнять приборчики, невидимые человеческому глазу.Крошка моя
Словечко (точнее, приставка) "нано" -- из той же серии, что "кило", "милли" или "деци": один нанометр -- это миллиардная часть метра. А нанотехнологии, соответственно, -- создание новых материалов и каких-либо конструкций из атомов и частиц наноразмера.
Провозглашенные одной из наиболее перспективных отраслей, нанотехнологии на сегодняшний день переживают бурный рост практически во всем более или менее цивилизованном мире. В науке и в значительной степени в промышленной среде уже прочно закрепились такие термины, как "наноэлектроника", "наноматериалы", "наномедицина" и еще целый ряд всевозможных "нано-", включая "наноружие".
Развитие нанотехнологий в мире началось после того, как два швейцарца -- Рорер и Бининг -- изобрели в 1981 году так называемый туннельный микроскоп, который позволил рассматривать и измерять отдельные атомы и молекулы.
Изобретение быстро распространилось по всему миру, включая СССР. У нас первый туннельный микроскоп был создан под руководством Моисея Хайкина, ведущего сотрудника Института физических проблем РАН. Сейчас туннельные микроскопы в России изготавливаются во многих институтах. Например, в МГУ, Институте общей физики, компании МДТ (Зеленоград) и др.
Миллиард за атом
Сегодня объем мирового рынка нанотехнологической продукции измеряется в миллиардах долларов (пока этот рынок составляют главным образом новые материалы и порошки, улучшающие свойства материалов), а к 2015 году, по прогнозам западных специалистов, он превысит $1 трлн.
По словам, директора Института нанотехнологий (учрежден Международным фондом конверсии) Михаила Ананяна, нанотехнологии не будут развиваться также эволюционно, как, например, электроника: сначала радиоприемник, потом телевизор, потом компьютер. Сейчас активно идет моделирование различных наноприборов, приспособлений и т. д. И как только будет создана технология, произойдет резкий скачок -- просто появится новая цивилизация, резко снизится материало- и энергоемкость, возникнет гораздо более эффективная экономика.
Что имеется в виду? Пойдем по пунктам и начнем с самого всем близкого и понятного здоровья. В принципе, приборы, позволяющие производить микрооперации без уродливых шрамов и безопасные для пациента, уже выпускаются. Но число видов таких операций, во-первых, очень ограничено, а во-вторых -- они чрезвычайно дороги. Так вот, с помощью нанотехнологий можно создать мини-робот (размером меньше кровяного тельца), который сам доберется до больной клетки и удалит ее. Или доставит -- опять же с точностью до клетки -- необходимую порцию лекарства. И никаких скальпелей. При массовом производстве стоить такой приборчик будет вполне разумные деньги.
Нанотехнологии -- это и революция в информатике. Например, использование в электронике сверхмалого транзистора приведет к возникновению нового поколения как компьютерной техники, так и средств связи. Предполагается, что нанокомпьютер будет в тысячи раз быстрее и производительнее нынешних суперкомпьютеров, а телефоны, радиотелескопы и радиолокаторы пропорционально увеличат мощность, качество приема сигнала и т.д. Предсказать последствия появление подобной техники на сегодняшний день довольно трудно. С ее помощью, а также вместе с нанотехнологиями создания сверхпрочных и сверхлегких материалов будет "заново изобретена" промышленность -- более компактная, экологичная и эффективная, но менее материало- и энергозатратная. Промышленные гиганты исчезнут как вид. Соответствующим образом изменится, естественно, и вся бытовая техника. При минимальных размерах она будет максимально проста в использовании.
В конце концов, внедрение нанотехнологий в промышленность -- это рождение новой военной доктрины. Например, США уже провели испытание в Афганистане так называемой "пыли" -- микроскопических средств передачи информации. Эта "пыль" буквально разбрасывается по вражеской территории и передает информацию о численности противника, характере его вооружения и т. д.
Поскольку "пылинки" ничтожно малы и распыляются в больших количествах, обнаружить и уничтожить это средство разведки полностью фактически не возможно. Этот же принцип -- "маленькие, но много" -- планируется использовать в космосе. Предусматривается, что в недалеком будущем с помощью нанотехнологий можно будет делать многофункциональные спутники весом всего 1 кг. Ракета-носитель может вывести на орбиты одновременно тысячи таких спутников. То есть один запуск позволит охватить спутниками, к примеру, связи всю планету (а ведь такие миниатюрные космические аппараты смогут передавать телесигнал, следить за состоянием погоды и т.д.).
Они приближаются
По прогнозам западных специалистов, медицинские микророботы и нанотранзисторы начнут активно распространятся лет через 10--15. А чудовищной мощности компьютер проявится через 15--20 лет. Так что выглядящие фантастикой планы вполне реальны. Более того, помимо уже упомянутой "разведывательной пыли" есть и другие конкретные примеры применения нанотехнологий. В том числе и у нас в стране.
Самый простой и близкий к реализации российский проект -- организация производства паркетного лака с "нанодобавками", которые повышают износостойкость паркета в 10 раз по сравнению с обычными лаками. Это лак планирует производить компания "Астрин" (Санкт-Петербург). Помимо этого, в "Астрине" производят сверхпрочный легкий "нанобетон".
На заводе "Ангстрем" (Зеленоград) сейчас реализуется проект по налаживанию производства датчиков, созданных с применение нанотехнологий. Эти датчики в тысячу раз чувствительнее всех ныне существующих и имеют широчайший спектр применения -- ранняя диагностика землетрясений, появления микротрещин, медицинские исследования и т. д.
Институт общей физики РАН в настоящее время занимается организацией производства дисплеев, созданных с применением нанотрубок, доводящих четкость изображения до фантастического уровня (степень детальности изображения на таком мониторе будет превосходить возможности человеческого глаза).
Впрочем, не все столь оптимистично. К сегодняшнему дню российские исследователи "накопили" значительное отставание от Запада -- примерно на 10 лет. Однако, как подчеркивает член-корреспондент РАН, заместитель директора Физико-технологического института Академии наук Александр Орликовский, измерять отставание в годах не вполне корректно -- многие российские предприятия и институты имеют серьезные научно-промышленные разработки. Проблема, как всегда, одна: наши ученые очень плохо умеют продавать свой товар. Так что дело за покупателем. Не исключено, что им станет российский бизнес. По словам Михаила Ананяна, Институт нанотехнологий год назад учредил концерн "Наноиндустрия". И его главная цель -- запустить программы по промышленному выпуску нанопродукции. Остается надеяться, что успех этого начинания не будет исчисляться в наноразмерах.
Чем меньше ресурсов остается на нашей планете, тем более изощренные способы придумывает человечество для выживания. О вечном источнике энергии -- термоядерном реакторе, работающем на воде, мы недавно рассказали (см. "Профиль" N35). Теперь -- о так называемых нанотехнологиях, при помощи которых работу целых заводских цехов или загроможденных компьютерами офисов станут выполнять приборчики, невидимые человеческому глазу.Крошка моя
Словечко (точнее, приставка) "нано" -- из той же серии, что "кило", "милли" или "деци": один нанометр -- это миллиардная часть метра. А нанотехнологии, соответственно, -- создание новых материалов и каких-либо конструкций из атомов и частиц наноразмера.
Провозглашенные одной из наиболее перспективных отраслей, нанотехнологии на сегодняшний день переживают бурный рост практически во всем более или менее цивилизованном мире. В науке и в значительной степени в промышленной среде уже прочно закрепились такие термины, как "наноэлектроника", "наноматериалы", "наномедицина" и еще целый ряд всевозможных "нано-", включая "наноружие".
Развитие нанотехнологий в мире началось после того, как два швейцарца -- Рорер и Бининг -- изобрели в 1981 году так называемый туннельный микроскоп, который позволил рассматривать и измерять отдельные атомы и молекулы.
Изобретение быстро распространилось по всему миру, включая СССР. У нас первый туннельный микроскоп был создан под руководством Моисея Хайкина, ведущего сотрудника Института физических проблем РАН. Сейчас туннельные микроскопы в России изготавливаются во многих институтах. Например, в МГУ, Институте общей физики, компании МДТ (Зеленоград) и др.
Миллиард за атом
Сегодня объем мирового рынка нанотехнологической продукции измеряется в миллиардах долларов (пока этот рынок составляют главным образом новые материалы и порошки, улучшающие свойства материалов), а к 2015 году, по прогнозам западных специалистов, он превысит $1 трлн.
По словам, директора Института нанотехнологий (учрежден Международным фондом конверсии) Михаила Ананяна, нанотехнологии не будут развиваться также эволюционно, как, например, электроника: сначала радиоприемник, потом телевизор, потом компьютер. Сейчас активно идет моделирование различных наноприборов, приспособлений и т. д. И как только будет создана технология, произойдет резкий скачок -- просто появится новая цивилизация, резко снизится материало- и энергоемкость, возникнет гораздо более эффективная экономика.
Что имеется в виду? Пойдем по пунктам и начнем с самого всем близкого и понятного здоровья. В принципе, приборы, позволяющие производить микрооперации без уродливых шрамов и безопасные для пациента, уже выпускаются. Но число видов таких операций, во-первых, очень ограничено, а во-вторых -- они чрезвычайно дороги. Так вот, с помощью нанотехнологий можно создать мини-робот (размером меньше кровяного тельца), который сам доберется до больной клетки и удалит ее. Или доставит -- опять же с точностью до клетки -- необходимую порцию лекарства. И никаких скальпелей. При массовом производстве стоить такой приборчик будет вполне разумные деньги.
Нанотехнологии -- это и революция в информатике. Например, использование в электронике сверхмалого транзистора приведет к возникновению нового поколения как компьютерной техники, так и средств связи. Предполагается, что нанокомпьютер будет в тысячи раз быстрее и производительнее нынешних суперкомпьютеров, а телефоны, радиотелескопы и радиолокаторы пропорционально увеличат мощность, качество приема сигнала и т.д. Предсказать последствия появление подобной техники на сегодняшний день довольно трудно. С ее помощью, а также вместе с нанотехнологиями создания сверхпрочных и сверхлегких материалов будет "заново изобретена" промышленность -- более компактная, экологичная и эффективная, но менее материало- и энергозатратная. Промышленные гиганты исчезнут как вид. Соответствующим образом изменится, естественно, и вся бытовая техника. При минимальных размерах она будет максимально проста в использовании.
В конце концов, внедрение нанотехнологий в промышленность -- это рождение новой военной доктрины. Например, США уже провели испытание в Афганистане так называемой "пыли" -- микроскопических средств передачи информации. Эта "пыль" буквально разбрасывается по вражеской территории и передает информацию о численности противника, характере его вооружения и т. д.
Поскольку "пылинки" ничтожно малы и распыляются в больших количествах, обнаружить и уничтожить это средство разведки полностью фактически не возможно. Этот же принцип -- "маленькие, но много" -- планируется использовать в космосе. Предусматривается, что в недалеком будущем с помощью нанотехнологий можно будет делать многофункциональные спутники весом всего 1 кг. Ракета-носитель может вывести на орбиты одновременно тысячи таких спутников. То есть один запуск позволит охватить спутниками, к примеру, связи всю планету (а ведь такие миниатюрные космические аппараты смогут передавать телесигнал, следить за состоянием погоды и т.д.).
Они приближаются
По прогнозам западных специалистов, медицинские микророботы и нанотранзисторы начнут активно распространятся лет через 10--15. А чудовищной мощности компьютер проявится через 15--20 лет. Так что выглядящие фантастикой планы вполне реальны. Более того, помимо уже упомянутой "разведывательной пыли" есть и другие конкретные примеры применения нанотехнологий. В том числе и у нас в стране.
Самый простой и близкий к реализации российский проект -- организация производства паркетного лака с "нанодобавками", которые повышают износостойкость паркета в 10 раз по сравнению с обычными лаками. Это лак планирует производить компания "Астрин" (Санкт-Петербург). Помимо этого, в "Астрине" производят сверхпрочный легкий "нанобетон".
На заводе "Ангстрем" (Зеленоград) сейчас реализуется проект по налаживанию производства датчиков, созданных с применение нанотехнологий. Эти датчики в тысячу раз чувствительнее всех ныне существующих и имеют широчайший спектр применения -- ранняя диагностика землетрясений, появления микротрещин, медицинские исследования и т. д.
Институт общей физики РАН в настоящее время занимается организацией производства дисплеев, созданных с применением нанотрубок, доводящих четкость изображения до фантастического уровня (степень детальности изображения на таком мониторе будет превосходить возможности человеческого глаза).
Впрочем, не все столь оптимистично. К сегодняшнему дню российские исследователи "накопили" значительное отставание от Запада -- примерно на 10 лет. Однако, как подчеркивает член-корреспондент РАН, заместитель директора Физико-технологического института Академии наук Александр Орликовский, измерять отставание в годах не вполне корректно -- многие российские предприятия и институты имеют серьезные научно-промышленные разработки. Проблема, как всегда, одна: наши ученые очень плохо умеют продавать свой товар. Так что дело за покупателем. Не исключено, что им станет российский бизнес. По словам Михаила Ананяна, Институт нанотехнологий год назад учредил концерн "Наноиндустрия". И его главная цель -- запустить программы по промышленному выпуску нанопродукции. Остается надеяться, что успех этого начинания не будет исчисляться в наноразмерах.
МИХАИЛ СИДОРОВ
Подписывайтесь на PROFILE.RU в Яндекс.Новости или в Яндекс.Дзен. Все важные новости — в telegram-канале «PROFILE-NEWS».
