В рамках форума «Интерра» в Институте неорганической химии состоялся круглый стол «Нанотехнологии: мифы и реальность». У школьников, молодежи и гостей «Интерры» была возможность совершить глубокое погружение в науку и узнать для себя много нового и интересного. Например о том, что сибирские ученые всегда работали с наноматериалами и нанотехнологиями, просто раньше не было соответствующего термина.

Елизавета Садыкова, «НВС»

Александр Иванович Булавченко из Института неорганической химии СО РАН рассказал о том, что такое мицеллы поверхностно-активных веществ и каким образом они взаимодействуют с окружающей их средой. Доклад Валерия Ивановича Бухтиярова (Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН) пролил свет на нанотехнологии в катализе. Оказывается, наноматериалы существовали с незапамятных времен, просто раньше они назывались «высокодисперсными».

Николай Фавстович Уваров из Института химии твердого тела и механохимии посвятил доклад наноматериалам и нанотехнологиям в электрохимической области. По его мнению, наночастицы в чистом виде нестабильны, для того, чтобы стабилизировать их, необходимо создать определенные условия. В чистом же виде наноматериалы прибыль никогда не дадут, продать их можно только в виде готового продукта.

От Сергея Васильевича Цыбули из Института катализа участники круглого стола узнали историю самого термина «нано». Оказывается, понятие «нано» (нанокристалл) появилось с возникновением электронного микроскопа, в 80-х годах прошлого века его ввел в обиход немецкий ученый Х. Гляйтер, чтобы охарактеризовать объект, состоящий из небольших кристаллических блоков, связанных между собой в единый материал и вместе образующих некую структуру. «Мы начали работать с наноструктурами задолго до всех этих инноваций и будем продолжать работать в том же направлении, поскольку для нас это — объективная реальность», — заявил Сергей Васильевич.

Заинтересовал публику доклад Дмитрия Владимировича Пышного, заведующего лабораторией биотехнологии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН — тема здоровья всегда актуальна. Оказывается, нанотехнологии в медицине — давно не редкость. Так, на Западе научились делать искусственные глаза, сибирские ученые создали аппарат для ПЦР-диагностики и т.д. Однако прогресс не стоит на месте, ведутся всевозможные эксперименты в области ДНК, в частности, рассматривается возможность использования ДНК искусственно созданных конфигураций (например, в виде куба с замочком) для адресной доставки лекарства к определенному органу.

Олег Петрович Пчеляков (Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова) поведал о нанотехнологиях на земле и в космосе. Сейчас институт работает над проектом, финансируемым Академией наук, министерством образования и науки и Роскосмосом. В данный момент всё находится на стадии, когда «заканчивается макетное проектирование и начинается этап молекулярно-лучевой эпитаксии в космических условиях».

Что такое, с точки зрения учёного, нанотехнология? Это когда размер хотя бы одного компонента изделия или материала меньше 10 нанометров. Одни приписывают термин «нанотехнология» Ричарду Фейнману, другие это опровергают. Но именно великий физик Фейнман предполагал, что ученые будущего смогут из отдельных атомов складывать всё, что им нужно. И будут выращивать гомункулусов, копируя человеческую природу. На самом деле человечество пошло дальше, материалы, которые мы находим в природе, мы превращаем в дело рук человеческих. Так, ученые научились выращивать многослойные упорядоченные структуры в сверхвысоком вакууме, в природе таких условий не найти. Например, на поверхности кремния можно вырастить идеальные решетки германия. Это называется самосборкой — германий «обманывается» и растёт в той же решетке, что и кремний. Получаются маленькие нанокластеры, искусственный кристалл атомов — гетероструктура распределенного типа. За такую разработку Жорес Иванович Алферов получил Нобелевскую премию. Когда данные процессы происходят в космосе, появляются новые возможности для получения новых, качественных сверхструктур с особыми границами раздела.

«Нас спрашивают: а кому вы платите за идею? Мы с радостью заплатим Аристотелю, если он придет. Он первым заметил, что вакуум — это то пространство, которое образуется за камнем, вылетевшим из пращи. И это пространство быстро заполняется молекулами окружающего вещества. Правда, дальше мы уже додумывали сами: если разогнать камень до скорости частиц, окружающих вещество, за камнем будет постоянный вакуум. Этот эффект мы и собираемся использовать вместе с нашими соратниками из США. Эксперимент будет проводиться в 2012 или 2013 году на Международной космической станции. Теперь всё, что мы будем делать на МКС, станет достоянием мирового сообщества». И напоследок Олег Петрович пригласил всех желающих поучаствовать со своими идеями в экспериментах космической лаборатории.

Однако самым ярким, запоминающимся и наиболее полно раскрывающим тему круглого стола стал доклад Виктора Яковлевича Принца, зав.лабораторией трёхмерных гетероструктур Института физики полупроводников. По словам Виктора Яковлевича, любые фантазии, не противоречащие физике, обязательно будут воплощены в жизнь, ведь ученые в своих экспериментах приблизились к природе, к Творцу — дошли до манипуляций атомами и молекулами. Научные фантасты, как ни странно, угадывают законы развития научно-технических систем и неплохо предсказывают будущее. А вот ученые временами ошибаются, видимо в силу того, что сфера их интересов лежит в узкой области. Так, например, великий физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) предсказывал: «У радио нет будущего. Скоро выяснится, что летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны, а рентгеновские лучи — мистификация». В романе «Освобожденный мир» Уэллс предсказал, что некий физик раскроет секрет атомной бомбы. А в это же время Эйнштейн с коллегами утверждал, что нельзя изобрести атомную бомбу, хотя сам уже вывел формулу E = mc². Жюль Верн написал книжку «Париж XX века», в которой предсказал появление факса, интернета, стеклянных небоскребов и так далее. Почти всё это уже есть.

«У нас в лаборатории есть атомно-силовой микроскоп, позволяющий видеть атомы, — рассказывает В. Я. Принц. — Это изобретение — огромный научный прорыв, ведь атомы можно не только видеть, но и складывать по своему. Например, из атомов можно даже выкладывать слова. В те времена, когда мы начинали свою работу, никто в нас не верил, не было необходимого оборудования и т.д. Сейчас в лаборатории сформированы уникальные массивы микро- и наноспиралей и других спиральных объектов, предназначенных для динамического изменения плоскости поляризации гигагерцевого и терагерцевого, а в будущем и оптического излучения. Созданы макеты наношприцев, нейрозондов, нанопринтеров, наноанемометров. Подобными наноинструментами можно работать с ядрами отдельных живых клеток.

Наша лаборатория впервые сделала переход от плоских наноструктур к трёхмерным, нам удалось свернуть пленку диаметром два нанометра в трубку. Я мечтал сделать эксперимент с пленкой толщиной в один атом, но коллеги остановили, сказав, что это невозможно, пленка неустойчива, свернется в клубок. Я „перелопатил“ кучу литературы, но поверил только Ландау. А зря, ведь спустя пять лет наш соотечественник, который слушал наши доклады, а потом эмигрировал в Англию, впервые в мире отсоединил пленку толщиной в один атом. Получился так называемый графен, который сейчас популярен во всем мире. Его можно использовать в нанопринтерах, лазерах, сенсорах для летательных аппаратов и так далее. Я думаю, что сам процесс внедрения нанотехнологий продлится лет 10–20. Природа — очень хороший учитель, она формирует свои нанообъекты из атомов и молекул. Всё это прекрасно работает, и жизнь вокруг — лучшее тому подтверждение».

Затем последовало бурное обсуждение. Учёные спорили между собой о том, что же такое на самом деле нанотехнологии. Оказывается, первыми нанотехнологами были коллоидные химики, которые еще 200 лет назад столкнулись с серебряным и золотым золем. Тогда золи никто не называл нанообъектами, но они ими, по сути, являлись. То, что мы имеем в современной технике, компьютерах — это нанотехнологии или просто уменьшение существующих технологий? Ведь так можно дойти до того, что любой объект, содержащий наночастицы, станут считать результатом нанотехнологий, например, автомобиль «ВАЗ». Появится наноасфальт и так далее.

Главное в нанотехнологиях — научиться манипулировать атомами, контролировать их расположение. Освоив это, можно делать любые функциональные устройства.

По ходу дела учеными мужами был раскрыт основной секрет «нано». Оказывается, человек при помощи нанотехнологий мечтает удлинить жизнь до бесконечности (так вот для чего нужны все эти эксперименты в области ДНК и так далее!).

— Мы склонны считать, что дискуссионная площадка состоялась, — подвёл итог Геннадий Александрович Костин (Институт неорганической химии СО РАН). — Было достаточное количество молодёжи, которая ознакомилась с проблемами, существующими в химии, физике, биологии и других областях современной науки. Кроме того, окончание дискуссии было очень оживленным. Возможно, Виктор Александрович и прав, когда говорит, что нужно слушать фантастов и ориентироваться на их предсказания.

стр. 4

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www-sbras.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?11+562+1