НАНОТЕХНОЛОГИИ

— способы производства и применения искусственно созданных объектов нанометровых размеров (1 нанометр (нм) равен одной миллиардной доле метра).

Вещества, созданные на основе нанотехнологий, называют наноматериалами. Невооруженным глазом человек способен увидеть предмет, размером примерно 10 тыс. нм. От использования нанотехнологий в последние годы стали зависеть темпы научно-технического прогресса.

В научный оборот термин «нанотехнологии» ввел в 1974 г. японский физик Норио Танигучи, предложивший его для обозначения механизмов, размером менее одного микрона.

Считается, что предтечей нанотехнологий был Дж. Истмэн, изготовивший в 1883 г. фотопленку. В 1905 г. А. Эйнштейн опубликовал работу, в которой доказывал, что размер молекулы сахара составляет примерно 1 нм. В 1931 г. немецкие физики М. Кнолл и Э. Руска создали электронный микроскоп, впервые позволивший исследовать нанообъекты. В 1959 г. Р. Фейнман впервые описал методы, которые впоследствии назовут нанотехнологиями, предположив возможность перемещать атомы отдельно, механически — при помощи манипулятора соответствующего размера.

Широкой публике нанотехнологии стали известны благодаря американскому футурологу Э. Дрекслеру, опубликовавшему в 1986 г. книгу «Машины созидания: грядет эра нанотехнологии», где прогнозировался скорый и бурный рост этой отрасли высоких технологий (см. Хай-тек). Однако до сих пор нанотехнологии находятся в начальной стадии развития, хотя очевидно, что, став достоянием завтрашнего дня, они коренным образом изменят облик нашей планеты.

В силу того, что в наномасштабе площадь поверхности на единицу объема чрезвычайно велика, нанотехнологии способны кардинально изменить методы, ныне применяемые в микроэлектронике, оптоэлектронике, медицине, энергетике и проч.

Например, проектируемые в настоящий момент электрические магистральные кабели на углеродных нанотрубках способны проводить ток высокого напряжения лучше медных проводов и при этом весить в 5–6 раз меньше. Существует проект создания наносистемы для введения медикаментов, изменяющих определенные биологические функции внутри живых организмов, в частности, для развития иммунитета против конкретных болезнетворных организмов. Возможно создание нанороботов-врачей, которые способны, находясь внутри организма, устранять все возникающие повреждения и бесконечно регенерировать отмирающие клетки, что теоретически может обеспечить человеку физическое бессмертие.

Ожидается, что уже в 2025 г. появятся первые роботы, созданные на основе нанотехнологий, которые смогут конструировать из готовых атомов любой предмет. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. Новые виды промышленности не будут производить отходы, отравляющие планету, что позволит стабилизировать экологическую обстановку.

Первые практические результаты в области нанотехнологий уже достигнуты. Так, в 1998 г. голландский физик С. Деккер создал транзистор на основе нанотехнологий. Наноматериалы используют для изготовления защитных и светопоглощающих покрытий, спортивного оборудования, светоиспускающих диодов, топливных элементов, лекарств и медицинской аппаратуры, материалов для упаковки продуктов питания, косметики и одежды. Нанопримеси на основе оксида церия уже сейчас добавляют в дизельное топливо, что позволяет на 4–5% повысить КПД двигателя и снизить степень загрязнения выхлопных газов.

В 2005 г. компания Intel создала прототип процессора, содержащего наименьший структурный элемент размерами примерно 65 нм. В том же году компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании наноматериала для производства аккумуляторов нового поколения.

Нанотехнологии имеют и блестящее военное будущее, в т. ч. в областях создания и противодействия «невидимости», энергетических ресурсов, самовосстанавливающихся систем (например, автоматической починки поврежденной поверхности танка или самолета), связи, обнаружения химических и биологических загрязнений. Возможно создание военных роботов размером в 200 микрон, способных отравлять незащищенных людей (летальная доза токсина ботулизма составляет 100 нг, количество вещества, достаточное для уничтожения человечества, может храниться в чемодане).

Еще в 1995 г. американский адмирал Д. Джеримайя заявил: «Нанотехнологии способны радикально изменить баланс сил, в большей степени, чем даже ядерное оружие». Вместе с тем, такой крупный ученый как Фримен Дайсон скептически относится к мировому нанодвижению. По его мнению нанотехнологии стали ширмой для большого количества научных шарлатанов, которые используют модную вывеску для ненаучных экспериментов или просто для осваивания бюджетов.

Очевидно, что в ближайшие 10 лет нанотехнологии приведут к такому рывку научно-технического прогресса, что обладающие ими страны окончательно и бесповоротно закрепят свое лидирующее положение в мире. Неудивительно, что ведущие державы тратят огромные средства на поддержку исследований в этой области. Так, в США только федеральные ассигнования на нанотехнологические программы и проекты выросли с 464 млн долларов в 2001 г. до 1 млрд долларов в 2005 г. Еще 2 млрд долларов в 2005 г. потратили на те же цели американские корпорации (в т. ч. HP, NEC и IBM).

Исследования в этой сфере активно ведутся также в странах Евросоюза, в Японии, Австралии, Канаде, Китае, Южной Корее, Израиле, Сингапуре, Бразилии. Общемировые затраты на нанотехнологические проекты превышают 9 млрд долларов в год.

Прогнозы показывают, что к 2015 г. суммарная стоимость товаров, производимых с использованием наноматериалов, приблизится к 1 трлн долларов.

Россия, не успевшая к технологическому буму 1990-х гг., связанному с телекоммуникациями, теперь имеет все возможности войти на равных правах в будущее, которое обещают нанотехнологии, названные президентом В. Путиным в послании Федеральному собранию 2007 г. «локомотивом всех высоких технологий».

Пока в этой области явного превосходства нет ни у кого. Всем ясно, что именно здесь будет совершен прорыв. 21 июня 2007 г., выступая на заседании правительственного совета по развитию нанотехнологий, первый вице-премьер РФ С. Иванов заявил, что российское государство готово всемерно поддерживать национальную наноиндустрию и собирается выделить на развитие наноиндустрии до 2015 г. около 200 млрд руб.

19 июля 2007 г. для содействия реализации государственной политики в сфере нанотехнологий, реализации проектов создания перспективных нанотехнологий и наноиндустрии была создана Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий». Генеральным директором ГК «Роснанотех» с 22 сентября 2008 г. является А. Чубайс.