Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут економіки промисловості НАН України
2007
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15380 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы / И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко // Економічний вісник Донбасу. — 2007. — № 1(7). — С. 117-145. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-15380 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-153802011-02-03T11:32:57Z Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы Жихарев, И.В. Ляшенко, В.И. Менеджмент інновацій 2007 Article Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы / И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко // Економічний вісник Донбасу. — 2007. — № 1(7). — С. 117-145. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. 1817-3772 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15380 ru Інститут економіки промисловості НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Менеджмент інновацій Менеджмент інновацій |
| spellingShingle |
Менеджмент інновацій Менеджмент інновацій Жихарев, И.В. Ляшенко, В.И. Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы |
| format |
Article |
| author |
Жихарев, И.В. Ляшенко, В.И. |
| author_facet |
Жихарев, И.В. Ляшенко, В.И. |
| author_sort |
Жихарев, И.В. |
| title |
Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы |
| title_short |
Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы |
| title_full |
Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы |
| title_fullStr |
Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы |
| title_full_unstemmed |
Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы |
| title_sort |
нанотехнологии в мире и украине: проблемы и перспективы |
| publisher |
Інститут економіки промисловості НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Менеджмент інновацій |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15380 |
| citation_txt |
Нанотехнологии в мире и Украине: проблемы и перспективы / И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко // Економічний вісник Донбасу. — 2007. — № 1(7). — С. 117-145. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT žihareviv nanotehnologiivmireiukraineproblemyiperspektivy AT lâšenkovi nanotehnologiivmireiukraineproblemyiperspektivy |
| first_indexed |
2025-07-02T16:51:54Z |
| last_indexed |
2025-07-02T16:51:54Z |
| _version_ |
1836554770441043968 |
| fulltext |
2007’1
117
Менеджмент інновацій
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
И.В. Жихарев,
кандидат физико-математических наук, г. Луганск
В.И. Ляшенко,
кандидат экономических наук, г. Донецк
НАНОТЕХНОЛОГИИ В МИРЕ И УКРАИНЕ:
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ
В обозримом будущем нанотехнологии способ-
ны совершить без преувеличения переворот в обще-
стве, превышающий по своим масштабам послед-
ствия широкого распространения компьютеров. Это
четко осознали США, Япония, Германия и Китай. Ук-
раина пока не определилась, но еще может сказать
свое веское слово. История развития бизнеса, свя-
занного с разработкой и применением новых матери-
алов, свидетельствует о цикличности этого процесса,
с периодом приблизительно в 50 лет. Например, нача-
ло 20-го века ознаменовалось прорывом в промыш-
ленности, связанным с применением полимеров и
легких сплавов. Бурное развитие индустрии после
Второй мировой войны было вызвано разработками в
области полупроводников и радиоактивных материа-
лов. Это привело к возникновению и формированию
компьютерных, ядерных и космических технологий.
Однако приблизительно с 80-х годов прошлого века
в этих отраслях наметился определенный спад. Дру-
гими словами, начался так называемый период ис-
черпания идей. Начиная с 2000 года в сфере высоких
технологий наступила новая эра. Многие мировые и
украинские ученые связывают грядущий скачок в
промышленности и других высокотехнологических
сферах деятельности человека с нанотехнологиями.
За последние несколько лет в мировое сознание
быстро вошло короткое слово с большим потенциа-
лом — «нано-». Оно будит в воображении догадки о
сильнейших сдвигах во всех аспектах науки и техни-
ки, имеет последствия для экономики, международ-
ных отношений и повседневной жизни. Многие видят
в нанотехнологиях панацею от всех бед, многие —
новый этап химических и биологических войн, а не-
редко и создание нового биологического типа, кото-
рый заменит человечество. Инновационное развитие
экономики предполагает первоочередное инвестиро-
вание в наукоемкие отрасли промышленности. Одним
из приоритетных направлений для государственных и
частных капиталовложений являются молекулярные
технологии (нанотехнологии).
Так что же такое нанотехнология? Нанотехноло-
гия — это область прикладной науки, занимающаяся
производством материалов и изделий сверхмалых
размеров и изучающая свойства различных веществ
на атомарном и молекулярном уровнях. Приставка
«нано-» в термине «нанотехнология» произошла от
слова «нанометр» (табл. 1), то бишь миллимикрон —
единица измерения длины, равная одной миллиард-
ной метра, или 10-9 (для сравнения: толщина челове-
ческого волоса в среднем равна 50 000 нм) [16—18].
В работе [11] отмечается, что наиболее распрос-
траненным определением нанотехнологий является
следующее: нанотехнологии — это технологии «ис-
следования, измерения и манипуляции с объектами на
уровне атомов и молекул размером не более 100 на-
нометров (т.е. 10-7 м) и использования новых свойств
этих объектов» [11, с. 58].
Исчерпывающего определения понятия «нанотех-
нология» пока не существует. По аналогии с микро-
технологиями можно сказать, что нанотехнологии
оперируют величинами порядка нанометра, т.е. одной
миллиардной доли метра. Это ничтожно малая вели-
чина, в сотни раз меньше длины волны видимого света
и сопоставимая с размерами атомов. Поэтому пере-
Частица Обозначение
Украинское Международное
10-1 деци- д d
10-2 санти- с с
10-3 милли- м m
10-6 микро- мк m
10-9 нано- н n
10-12 пико- п p
10-15 фемто- ф f
10-18 атто- а a
Таблица 1
Международная система единиц
118
Економічний вісник Донбасу
ход от «микро-» к «нано-» — не количественный, а
качественный, означающий скачок от манипуляции с
веществом к манипуляции отдельными атомами [1].
Приведем некоторые определения, используемые ниже
в статье.
Нанотехнологии — совокупность методов и при-
емов, обеспечивающих возможность контролируемым
образом создавать и модифицировать объекты, вклю-
чающие компоненты розмером менее 100 нм хотя бы
в одном измерении и в результате этого получившие
принципиально новые качества, позволяющие осуще-
ствлять их интеграцию в полноценно функционирую-
щие системы большего масштаба; в более широком
смысле этот термин охватывает также методы диаг-
ностики, характерологии и исследования таких объек-
тов.
Наноматериал — материал, содержащий струк-
турные элементы, геометрический размер которых хотя
бы в одном измерении не превышает 100 нм, и благо-
даря этому обладающий качественно новыми свой-
ствами, в том числе заданными функциональными и
эксплуатационными характеристиками.
Наносистемная техника — созданные полностью
или частично на основе наноматериалов и нанотехно-
логий функционально законченные системы и устрой-
ства, характеристики которых кардинальным образом
отличаются от характеристик систем и устройств ана-
логичного назначения, созданных по традицион-
ным технологиям.
Наноиндустрия — вид деятельности по созданию
продукции на основе нанотехнологий, наноматериа-
лов и наносистемной техники.
При упоминании о наноматериалах и нанотехно-
логиях имеется в виду широчайший спектр не всегда
напрямую связанных между собой проблем в различ-
ных областях науки и техники, где уже используются
соответствующие технологии и методы. Поэтому це-
лесообразно рассматривать нанотехнологии не как
единое целое, а как обобщенное понятие, конкретизи-
руемое применительно к решению соответствующих
задач. Например, в соответствии со сложившейся в
России практикой применения перечней критических
технологий федерального и ведомственного уровней
[19] этот термин охватывает наноматериалы, элемен-
ты наноэлектроники и другие технические решения в
данной области. Нанотехнологии и наноматериалы
оказывают революционизирующее воздействие на
развитие информационных и телекоммуникационных
технологий, биотехнологий, средств безопасности и
борьбы с терроризмом и на многие другие аспекты
деятельности человечества.
Развитию нанотехнологии — научно-технологи-
ческого направления, сформирововшегося на стыке
физики, химии, биологии, медицины и материалове-
дения, — придается огромное значение во всех раз-
витых в техническом отношении странах. Ожидаемое
к 2015 г. широкое промышленное применение нано-
технологий внесет серьезные экономические и соци-
альные изменения в жизнь всего человечества.
За рубежом работы в этой области стремительно
развиваются в течение последних лет в рамках ряда
приоритетных программ правительств Японии, США,
Германии, Франции, Китая и других стран. За после-
дние годы десятки стран приняли национальные про-
граммы развития нанотехнологий как высший, наци-
ональный приоритет. По данным консалтинговой ком-
пании «Lux research», в 2004 г. правительства, корпо-
рации и частные предприниматели по всему миру по-
тратили около 9 млрд долл. на научно-исследователь-
ские работы в области нанотехнологий, число заре-
гистрированных патентов приближается к 90 тыс.
Ежегодное государственное финансирование иссле-
дований и разработок в этой области, по оценкам не-
которых экспертов, составляет в Европейском союзе
около 800 млн евро, в США — около 800 млн долл.,
в Японии — до 500 млн долл., в Китае — более 100
млн долл. По прогнозу Национального фонда науки
США (National science foundation), к 2015 г. годовой
оборот рынка нанотехнологий достигнет 1 трлн долл.
[16].
История открытия
Для примирения различных точек зрения праот-
цом нанотехнологий признан древнегреческий фило-
соф Демокрит, который в 400 году до н. э. ввел тер-
мин «атом» в значении неделимой частицы материи.
Отцами нанотехнологий сегодня величают не-
скольких ученых.
Еще 70 лет назад советский физик-теоретик
Георгий Гамов впервые получил решение уравнений
Шредингера, описывающее возможность преодоле-
ния частицей энергетического барьера в случае, когда
ее энергия меньше его высоты. Новое явление, назы-
ваемое туннелированием, позволило объяснить мно-
гие экспериментально наблюдавшиеся процессы. Най-
денное решение было применено для описания про-
цессов, происходящих при вылете частицы из ядра,
составляющих основу атомной науки и техники, в том
числе нанотехнологии. По мнению многих ученых,
грандиозные результаты работ Г.Гамова, ставших ос-
новополагающими для многих наук, следовало бы
отметить несколькими Нобелевскими премиями.
Развитие электроники привело к использованию
процессов туннелирования лишь почти 30 лет спустя,
в середине 50-х годов, когда появились туннельные
диоды, открытые японским ученым Л.Есаки, ставшим
Нобелевским лауреатом. Еще через 5 лет Юрий Ти-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
119
ходеев, руководитель сектора физико-теоретических
исследований в московском НИИ «Пульсар», пред-
ложил первые расчеты параметров и варианты при-
менения приборов на основе многослойных туннель-
ных структур, позволяющих достичь рекордных по
быстродействию результатов. В середине 70-х годов
ХХ в. они были успешно реализованы.
Однако отцом нанотехнологий считают американ-
ского физика Ричарда Фейнмана, высказавшего в
1959 г. мысль, что «принципы физики... не говорят о
невозможности манипулирования веществом на уров-
не атомов». Он 29 декабря 1959 года поставил перед
собранием Американского общества физиков вопрос:
«Почему мы не можем написать все 24 тома энцикло-
педии Britannicа на кончике шпильки?» Фейнман тео-
ретически обосновал возможность использования ато-
мов в качестве строительных частиц. Впрочем, до
практического воплощения прошло не одно десяти-
летие. Конечно, подобные идеи существовали и ра-
нее, но среди ученых такого уровня (в 1965 г. Р.Фейн-
ману присуждена Нобелевская премия) он был пер-
вым, кто указал на это. Лекция, в которой прозвучала
приведенная цитата, посвящалась миру тонких мате-
рий и называлась «Там внизу много места» [2]. В ней
говорилось о таких во многом и сегодня фантастич-
ных применениях нанотехнологий, как изготовление
веществ физиком по заказу химика с помощью пере-
мещения отдельных атомов на «нужные» позиции.
Однако уровень развития науки и техники 50-х годов
не позволял обсуждать всерьез возможное целена-
правленное влияние на отдельные атомы.
Среди корпораций «первой нанотехнологичес-
кой» считает себя IBM. В 1981 г. двое физиков — Герд
Бинниг и Генрих Рорер — в лаборатории корпорации
изобрели микроскоп, который позволял сканировать
и видеть атомы. Дальнейшая модернизация устрой-
ства дала возможность Биннигу не только наблюдать
за частицами, но и манипулировать ими. То есть пере-
лом наступил после изобретения в 1981 г. Г.Бинингом
и Г.Рорером, учеными из швейцарского отделения
IBM, сканирующего туннельного микроскопа — при-
бора, дающего возможность воздействовать на веще-
ство на атомарном уровне. В 1986 г. был создан атом-
но-силовой микроскоп, позволяющий в отличие от
туннельного осуществлять взаимодействие не только
с проводящими, но и с любыми материалами [3]. При
помощи туннельного микроскопа стало возможным
«подцепить» атом и поместить его в нужное место,
т.е. манипулировать атомами, а следовательно, непос-
редственно собирать из них любой предмет, любое
вещество. Изобретатели получили Нобелевскую пре-
мию. В 1990 году также в лаборатории IBM другие
ученые — Дон Айглер и Эрхард Швейцер — предста-
вили нанофотографию, на которой присутствующие
увидели логотип IBM, выложенный атомами ксенона
на поверхности никелевого монокристалла.
Параллельно со специалистами IBM работали и
отцы теории «серой слизи» — Эрик Деркслер, вы-
сказавший свои предостережения по поводу возмож-
ных последствий использования нанотехнологий в
1986 году, и американский ученый Ричард Смолли,
представивший в 1985-м так называемый бакиболл
— конструкцию из 60 атомов углерода, составлен-
ных в форме футбольного мяча.
Стремительное развитие науки и техники, осу-
ществляемое на основе развития нанотехнологий, на-
зывают наноиндустриальной революцией.
В Японии ежегодно ведутся работы примерно по
12 нанотехнологическим проектам. Крупнейшим в
1992 г. был «Angstrom Technology Project» — самый
значительный из серии проектов, направленных на
разработку приборов нанометрового размера (сто-
имость 185 млн долл., рассчитан на 10 лет). В его
реализации участвовали 50—80 фирм. Проведена ре-
организация четырех министерских лабораторий в
исследовательском центре «Цукуба», а также создан
новый междисциплинарный центр по исследованиям
в данной области.
Можно отметить также проект «Atom Craft
Project», связанный с атомной сборкой, проект кван-
товых функциональных приборов и др. По словам их
руководителей, они формируют технологию XXI в. и
планируют заложить основу для технологии терабит-
ных кристаллов. С 1994 г. начинается применение на-
нотехнологических методов в промышленности.
Из пяти направлений научных программ с 1995 г.
главным является создание функциональных прибо-
ров на основе наноструктур. В ряде специализиро-
ванных журналов опубликовано большое число но-
вых работ, посвященных нанотехнологическим ком-
плексам, применению их для конструирования нано-
роботов и использованию не только на Земле, но и в
космосе.
Во Франции открыт клуб нанотехнологов, объ-
единяющий ученых и промышленников различных от-
раслей. В Великобритании издаются журналы «Нано-
технология» и «Нанобиология», а в 1998 г. состоя-
лась V Международная конференция по данным про-
блемам.
Менее фантастическими выглядят сценарии буду-
щих нановойн — все развитые страны сейчас выделя-
ют немалые бюджеты на оборонные разработки имен-
но в этой сфере. Сверхточные системы наведения и
контроля, новейшие материалы — все эти наработки
имеют ощутимый милитаристский подтекст. В Китае
сегодня работает около 800 компаний, занимающихся
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
120
Економічний вісник Донбасу
внедрением нанотехнологий, и более 100 профильных
научно-исследовательских институтов — абсолютное
большинство из них ориентировано на удовлетворение
нужд оборонно-промышленного комплекса КНР.
Будущее нанотехнологий в значительной мере
зависит от того, насколько эффективной будет PR-под-
держка этих разработок в ближайшее время. Обще-
ственные кампании против применения фреона в хо-
лодильниках и асбеста в строительстве в Европе пол-
ностью заблокировали использование этих материа-
лов. Подобные угрозы ожидают и фирмы, которые
сейчас занимаются коммерциализацией нанотехноло-
гий. Они не могут пожаловаться на недостаток вни-
мания к своим разработкам: по исследованиям Lux
Research, количество публикаций о новейших техно-
логиях в середине 90-х измерялось несколькими сот-
нями в год, сейчас их количество превышает 10 тыс.
в год. Вопрос только в том, что далеко не каждое упо-
минание о наноразработках идет на пользу адептам
молекулярных технологий.
Одной из наиболее распространенных и пригод-
ных к конвейерному производству технологий явля-
ется так называемая нанотрубка — конструкция из ато-
мов углерода, которая может выполнять множество
функций в электронике. Она может быть проводни-
ком или полупроводником электрического тока, за-
менить транзисторы — многие ведущие компании уже
начали использовать такие трубки в своих устрой-
ствах. Ни один из существующих до сих пор матери-
алов не имеет такого набора механических, электро-
магнитных и оптических свойств, как нанотрубка тол-
щиной в волос. Впрочем, у этого ноу-хау уже сейчас
есть критики. Сначала появилась информация о том,
что нанотрубка имеет структуру, подобную асбесту,
представляющему потенциальную угрозу распростра-
нения легочных болезней. В США был обнародован
отчет NASA, в котором говорилось об эксперименте,
в ходе которого было установлено, что нанотрубки
вызывают воспаление легких у контактирующих с
ними лиц.
Подобные инциденты ставят под сомнение безоб-
лачное и сверхприбыльное будущее нанотехнологий.
Если в Японии применение нанотрубок и подобных
разработок уже сегодня является реальностью, то в
США и Европе, которые в данный момент кое в чем
уступают японцам на нанорынке, успех этих продук-
тов не гарантирован. Во-первых, тамошние корпора-
ции заинтересованы в том, чтобы оградить нацио-
нальные рынки от «самураев». Во-вторых, давление
экологических организаций на Западе является доволь-
но ощутимым фактором экономической политики.
На Востоке нанокомпании ожидают препятствия
иного плана. В патерналистских азиатских общинах
едва ли найдут широкое распространение такие раз-
новидности нанотехнологий, как клонирование, имп-
лантаты, вживляемые в человеческое тело, космети-
ческие ноу-хау по омоложению кожи и других орга-
нов. Отдельные технологии могут столкнуться с орга-
низованным сопротивлением глобального уровня.
Одно из направлений развития нанотехнологий — раз-
работка новых видов топлива. На атомно-молекуляр-
ном уровне в будущем, возможно, смоделируют но-
вые разновидности энергоносителей, которые могут
составить конкуренцию традиционным. Определенные
наработки по системам, работающим на водороде,
имеются уже сегодня. Если нанотехнологии позволят
создавать системы безопасного хранения водорода,
то создание автомобилей, работающих на водород-
ных элементах, станет реальностью. Новые топливные
элементы позволяют ноутбуку работать без подзаряд-
ки месяц, а мобильному телефону — год. Такие пер-
спективы едва ли по душе нефтяным корпорациям и
производителям традиционных элементов питания. К
тому же эти компании имеют немалый финансовый
потенциал, который позволит им в случае необходи-
мости развернуть в СМИ массированное наступление
на неприемлемые для них нанотехнологии.
Ощутимый удар нанотехнологиям могут нанести
индустрии производства моющих средств. Сегодня
мировой «рынок чистоты» имеет объем $36 млрд. По-
явление новых устойчивых к загрязнениям и повреж-
дениям материалов уменьшает потребность в моющих
средствах. Так называемая «наноодежда» (когда ткань
имеет соответствующее стойкое покрытие) на 25% ус-
тойчивее к загрязнениям, чем обычная, так что и средств
на ее стирку, по предварительным подсчетам, понадо-
бится на четверть меньше (рис. 1).
В настоящее время известно свыше 16 000 на-
нотехнологических компаний, они наиболее активны
в следующих областях (рис. 2):
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
Рис. 1. Раздел рынка нанотехнологий, % [28]
2007’1
121
Рис. 2. Сферы использования нанотехнологий, % [28]
Ведь что такое нанотехнология? Нанотехноло-
гия — создание новых веществ с запрограммиро-
ванными человеком свойствами. Поэтому активное
применение нанотехнологий изменит само понятие о
веществе, как компьютеры и сети изменили само
понятие об информации. Уделом наноиндустрии яв-
ляется не создание принципиально новых вещей, а
вывод за счет использования новых материалов на
принципиально новый уровень вещей, уже имеющих-
ся. Компьютеры и сетевые технологии подготовили
почву для нанотехнологической волны. Она изме-
нит мир, но нельзя сказать, что нанотехнологичный
мир будет лучше или хуже — просто он будет со-
всем другим.
Развитие нанотехнологий в России
Что касается России, то по масштабам фунда-
ментальных и прикладных исследований в области на-
нотехнологий она отстает от ведущих стран. Тем не
менее в ряде институтов Российской академии наук
проводятся серьезные работы в этой сфере. Так, в
Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе под
руководством Нобелевского лауреата Ж.Алферова
осуществляются передовые разработки наногетеро-
структур, получившие международное признание (об
этом свидетельствует проведение в институте в июне
2001 г. X Международной конференции «Нанострук-
туры: физика и технологии»). Значительные результа-
ты нанотехнологических исследований достигнуты в
Институте проблем технологии и макроэлектроники
под руководством В.Аристова, а также в ФИАНе под
руководством Ю.Коваева.
Фундаментальные исследования в области хими-
ческих технологий позволили получить нанокристал-
лические (НК) и сверхмикрокристаллические (СМК)
материалы с размером зерен менее 1 микромилли-
метра, обладающие комплексом особых физико-хи-
мических и механических свойств. Они могут успеш-
но использоваться в экстремальных условиях эксп-
луатации — при низких температурах, в зоне интен-
сивного радиационного излучения, в высоконагру-
женных конструкциях и агрессивных средах. На ос-
нове НК- и СМК-структур можно создать металли-
ческие и интерметаллические материалы с высокими
демпфирующими свойствами, высокопрочные и
сверхлегкие металл-полимерные композиты для при-
менения в высокоэрцетивных постоянных магнитах,
высоковольтных контактах, катализаторах и фильтру-
ющих элементах, а также в медицине для изготовле-
ния сверхпрочных, сверхлегких, коррозионно-стой-
ких имплантатов.
В области прикладных нанотехнологических ис-
следований можно отметить работы, проводимые кор-
порацией МДТ (Molecular Device Tools for
Nanotechnology), которая была создана в 1991 г. в
Зеленограде группой выпускников Московского фи-
зико-технического института. Основные направления
бизнеса корпорации — молекулярные технологии.
Дочерняя компания корпорации НТ-МДТ специ-
ализируется на оборудовании для молекулярной тех-
нологии — сканирующих зондовых микроскопах
(СЗМ), изделиях кремниевой микромеханики для на-
нотехнологии, установках для исследования и фор-
мирования пленок Ленгмюра-Блоджетт. В настоящее
время корпорацией производятся СЗМ третьего поко-
ления: СОЛВЕР-Р4, высоковакуумный СОЛВЕР-37-
UHV, широкопольный зондовый микроскоп СОЛВЕР-
34-SPMLS-MDT для контроля качества матриц, при-
меняющихся при производстве компакт-дисков и др.
Будучи не только измерительными приборами, но и
инструментами, с помощью которых можно форми-
ровать и исследовать наноструктуры, зондовые мик-
роскопы призваны стать базовыми физическими мет-
рологическими инструментами XXI в.
В России целевое бюджетное финансирование
работ в области наноматериалов и нанотехнологий
осуществляется с начала 90-х годов прошлого века в
рамках нескольких программ, которые входят как
соответствующие разделы в ФЦНТП «Исследования
и разработки по приоритетным направлениям разви-
тия науки и техники», ФЦП «Национальная техноло-
гическая база» и в ряд других программ. Государ-
ственная поддержка этих работ, хотя и несоизмери-
мая по масштабу с финансированием в развитых стра-
нах, способствовала развитию этого перспективного
направления, позволила сохранить научный потенци-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
122
Економічний вісник Донбасу
ал, довольно высокий уровень исследований и лиди-
рующие позиции в некоторых областях нанонауки.
Хотя работы в области нанотехнологий в России
проводятся начиная с 70-х годов прошлого века, си-
стемность в их организации появилась только в пос-
леднее время, когда по инициативе еще Минпромнау-
ки была разработана и принята Правительством Рос-
сийской Федерации Концепция развития работ в об-
ласти нанотехнологий до 2010 года. Федеральная це-
левая научно-техническая программа «Исследования
и разработки по приоритетным направлениям науки и
техники» на 2002— 2006 годы (ФЦНТП) — была од-
ним из главных источников финансирования работ в
области нанотехнологий. Из шести приоритетных на-
правлений этой программы индустрия нанотехно-
логий и материалы являлась самой приоритетной, если
судить по количеству направляемых сюда средств —
на ее долю приходится почти треть (31,4%) всех
средств ФЦНТП. Следует отметить, что наряду с бюд-
жетным финансированием привлекаются и существен-
ные внебюджетные средства (всего 890 млн руб. в
2005 г.) [20]. В этом направлении сконцентрировано
большинство (24 из 36) мероприятий программы.
Структурно направление состоит из двух крупных
блоков — научно-исследовательского и инфраструк-
турного, направленных на обеспечение инновацион-
ного пути создания и подготовки к освоению нано-
технологий. Это свидетельствует о системном подхо-
де к решению этих задач, начиная от проведения про-
блемно ориентированных исследований и заканчивая
получением коммерчески значимых результатов.
Особое значение имеют комплексные и важней-
шие инновационные проекты, выполняемые по пробле-
ме нанотехнологий. По направлению индустрия нано-
технологий и материалы в составе ФЦНТП выполня-
ются четыре важнейших инновационных проекта госу-
дарственного значения: 1) разработка и освоение про-
изводства приборов и оборудования для нанотехноло-
гий (исполнитель — ЗАО «НТ-МДТ», Москва, г. Зеле-
ноград, срок — 2003—2006 гг.); 2) разработка техно-
логий и ооганизация производства полимерных ком-
позиционных материалов на основе нанонаполнителей
с повышенным в 1,5—2 раза сроком эксплуатации (ис-
полнитель — ООО «ХайТек Консалтинг», г. Казань,
срок — 2004 — 2007 гг.); 3) создание технологий и
освоение промышленного производства металличес-
ких материалов с двукратным повышением важней-
ших эксплуатационных свойств (исполнитель — ФГУП
«Центральный научно-исследовательский институт кон-
струкционных материалов “Прометей”», г. Санкт-Пе-
тербург, срок — 2003—2006 гг.); 4) разработка базо-
вой ресурсо- и энергосберегающей технологии и кон-
струкции реакторов с нанопористыми каталитически-
ми мембранами для переработки легкого углеводород-
ного сырья (исполнитель — Ассоциация делового со-
трудничества в области передовых комплексных тех-
нологий «Аспект», г. Москва, срок — 2005—2007 гг.).
Если основываться на экспертных оценках объ-
ема средств, выделяемых на исследования и разра-
ботки по нанотехнологиям, то оказывается, что этот
объем примерно соответствует тому, что расходуется
на это направление в развитых странах. Сохранение и
поддержание статуса любой страны во многом зави-
сит от уровня развития науки и технологий, который в
новых геополитических и социально-экономических
условиях стал одним из ключевых факторов обеспе-
чения как лидерства государств на мировой арене, так
и их национальной безопасности. Однако внимание
со стороны государства к проблемам, связанным с
работами по наноматериалам и нанотехнологиям, сле-
дует признать недостаточным, если учесть, что уже в
недалеком будущем развитие высокотехнологичных
отраслей экономики (электроника, связь и др.) и со-
циальной сферы (медицина, охрана окружающей сре-
ды и др.), определяющее уровень развития страны, ее
обороноспособность и национальную безопасность,
будет в значительной степени обусловлено достиже-
ниями в рассматриваемой области.
Участниками круглого стола 31 марта 2005 г.,
организованного в России комитетом Совета Феде-
рации по науке, культуре образованию и экологии на
тему «Проблемы законодательного регулирования и
государственной политики по развитию нанотехноло-
гий в Российской Федерациии» [17], были сформу-
лированы рекомендации Федеральному собранию, пра-
вительству и министерствам, в числе которых: 1) раз-
работка концепции государственной поддержки при-
оритетного развития нанотехнологий в России с фи-
нансовой поддержкой из средств Стабилизационного
фонда; 2) целевое финансирование работ по разви-
тию нанотехнологий из федерального бюджета начи-
ная с 2006 г.; 3) внесение изменений в Налоговый и
Таможенный кодексы с целью освобождения орга-
низаций, занятых в индустрии нанотехнологий, от на-
лога на имущество, земельного налога, налога на при-
быль в части, направляемой на приобретение обору-
дования и приборов, и др.; 4) организация центров
коллективного пользования по развитию нанотехно-
логий, исследованию наночастиц, наноструктур и на-
нокомпозитов с приданием им статуса федеральных
(в числе предлагаемых центров указана Сибирская
ассоциация центров коллективного пользования);
5) целевая подготовка специалистов в области нано-
технологий; подготовка нормативно-правовых актов,
регулирующих инвестиционные отношения в сфере
наноиндустрии; 6) расширение возможностей меж-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
123
дународного сотрудничества на уровне научных и про-
изводственных структур, занятых в сфере нанотехно-
логий.
О шансах России на лидерство в области нано-
технологий и необходимости разработать программу
научных исследований в этой области говорил, выс-
тупая с ежегодньм посланием Федеральному собра-
нию 10 мая 2006 г., Президент Российской Федера-
ции Владимир Путин: «Россия может стать и од-
ним из лидеров в нанотехнологиях. Это одно из са-
мых перспективных направлений и путь развития
энергосбережения , элементной базы, медицины,
робототехники. Считаю необходимым в ближай-
шее время резроботать и принять действенную про-
грамму в этой области... Нам нужна в целом сегод-
ня такая инновационная среда, которая поставит
производство новых знаний на поток. Для этого
нужно создать и необходимую инфраструктуру:
технико-внедренческие зоны, технопарки, венчур-
ные фонды, инвестиционный фонд». Федеральным
агентством по науке и инновациям разработана Кон-
цепция развития в Российской Федерации работ в об-
ласти нанотехнологий до 2010 года, одобренная пра-
вительством страны (18 ноября 2004 г.) [21]. Эта кон-
цепция и меры по ее реализации будут положены в
основу разрабoтки государственной технологической
политики в области формирования основ нанотехно-
логий как вида экономической деятельности государ-
ственных и негосударственных научных и научно-про-
изводственных организаций с целью создания высо-
котехнологичных производств, опирающихся на по-
лученные результаты исследований и разработок в об-
ласти наносистем.
В мае 2006 г. в Правительство России был пред-
ставлен проект национальной программы развития
работ в области нанотехнологий и наноматериалов до
2015 года [22], разработанной специалистами Мини-
стерства образования и науки совместно с учеными
Российской академии наук. Координацией исследо-
ваний в области нанотехнологий должна заниматься
специально созданная национальная лрборатория, ко-
торая будет не только координировать саму научную
работу, но и заниматься распределением средств на
эти исследования.
Проект новой федеральной целевой программы
направлен на формирование инфраструктуры для на-
нотехнологических исследований. Это оснащение
оборудованием передовых научных организаций, уни-
версиетов, поддержка патентования. Бюджет этой про-
граммы должен быть значительным — от 10 млрд руб.
в год. Специализированный фонд в рамках програм-
мы развития нанотехнологий обеспечит развитие сред-
него бизнеса в этой сфере, в том числе приобретение
этими компаниями необходимого технологического и
производственного оборудования, как российского,
так и импортного.
В целом программа развития нанотехнологий
исходит из следующих принципов: 1) финансирова-
ние должно быть направлено на поддержку научно-
производственных структур, занимающихся удовлет-
ворением спроса на нанотехнологическую продукцию,
а не на поддержку научных исследований и разрабо-
ток; 2) финансирование должно осуществляться на
проектной основе, результат проектов — внедрение
новых технологий и создание новой коммерчески ре-
ализуемой продукции; 3) финансирование должно
стимулировать коммерциализацию наиболее перспек-
тивных разработок в сфере нанотехнологий в соот-
ветствии с потенциальным спросом; 4) должно быть
обеспечено софинансирование на основе разделения
рисков.
Нобелевский лауреат по физике Жорес Алферов
заявил, что «отсутствие четкого государственного
регулирования в области нанотехнологий в России
приведет к полному провалу самой перспективной
отрасли, которая к 2015 г. окажет решающее вли-
яние на развитие экономики, техники и науки Рос-
сии, в том случае если уже сейчас работа в нано-
технологической области будет жестко регулиро-
ваться» [16, с. 44].
Вместе с тем, несмотря на отсутствие в России в
настоящее время действующей федеральной государ-
ственной программы развития нанотехнологий, в на-
учно-технологических программах различного уров-
ня имеются важные компоненты программных меро-
приятий в данной отрасли (табл. 1).
Так, распоряжением Правительства Российской
Федерации от 6 июля 2006 г. № 977-р утверждена
Концепция федеральной целевой программы «Иссле-
дования и разработки по приоритетным направлениям
развития научно-технологического комплекса России
на 2007 — 2012 годы» [23]. В соответствии с принци-
пом преемственности этой программы по отношению
к ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритет-
ным направлениям развития науки и техники» на
2002—2006 годы предлагается перечень пяти приори-
тетных направлений, и в том числе «индустрия нано-
систем и материалы».
В соответствии с Основами политики Россий-
ской Федерации в области развития науки и техноло-
гий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу,
утвержденными Президентом России 30 марта 2002 г.,
в Перечень критических технологий Российской Фе-
дерации включен ряд направлений, связанных с на-
номатериалами и нанотехнологиями [19]. Большин-
ство критических технологий перечня носит обобща-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
124
Економічний вісник Донбасу
Таблица 1
Основные действующие в России программы развития наноматериалов, наносистем и нанотехнологий [16, c. 44]
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
ющий характер, своей тематикой охватывают несколь-
ко разделов Государственного рубрикатора научно-
технической информации (ГРНТИ), но не имеют кон-
кретного отражения ни в одном из разделов, что зат-
рудняет привязку критической технологии к конкрет-
ному разделу рубрикатора. К тому же в нем отсут-
ствует само понятие «нанотехнология» [24].
В связи с принятием в России Федерального за-
кона от 27 декабря 2002 г. № 1 84-ФЗ «О техническом
регулировании» [25], регулирующего отношения, воз-
никающие при разработке, принятии, применении и
исполнении обязательных требований к продукции,
процессам производства, эксплуатации, хранения, пе-
ревозки, реализации и утилизации; разработке, при-
нятии, применении и исполнении на добровольной
основе требований к продукции, процессам производ-
ства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации
и утилизации, выполнения работ или оказания услуг;
оценке соответствия, необходима разработка класси-
фикации нонотехнологий.
Решение проблем технического регулирования
требует тщательной проработки, учитывая, что нано-
технологии являются новым направлением науки, тех-
ники и технологий. В. Ю. Корчак [18] предлагает клас-
сификацию нанотехнологий, обобщающую накоплен-
ную за последние годы информацию о данной пред-
метной области и учитывающую прогноз развития на-
нотехнологий на перспективу. Предлагаемая класси-
фикация учитывает признаки, специфические для тех-
нологий в целом и нанотехнологий в частности, ее
структура позволяет- делить классификационные при-
знаки на более мелкие подразделения и вносить до-
полнения по мере выявления новых свойств техноло-
гий.
Основными целями предлагаемой классифика-
ции являются: 1) установление классификационных
группировок, обеспечивающих упорядоченное ото-
бражение информации о нанотехнологиях; 2) установ-
ление номенклатуры технических характеристик и
параметров технологогий; 3) подготовка исходных
данных для технического регулирования развития на-
нотехнологий.
Для нанотехнологий наиболее общими призна-
ками (рис. 3) являются: 1) научно-технологическое
направление (наноэлектроника, наномеханика, нано-
материалы и нанохимия); 2) принадлежность к крити-
ческой технологии (материалы для микро- и нано-
электроники; прецизионные и нанометрические тех-
нологии обработки, сборки, контроля: микросистем-
ная техника; синтетические сверхтвердые материалы;
элементная база микроэлектроники и квантовых ком-
пьютеров; базовые и критические военные и специ-
Ведомство Направление работ
Российская акаде-
мия наук
наноэлектроника
и приборная ба-
за для нанотех-
нологий
наноматериалы микро- и
наносистемная
техника
нанохимические, на-
нобиологические ис-
следования и разра-
ботки
подпрограмма
«Электроника»
подпрограмма
«Новые мате-
риалы»
Подпрограмма
«Производствен-
ные технологии»
подпрограмма
«Химические
технологии»
научно-техническая программа «Научные исследования высшей школы по
приоритетным направлениям науки и техники»
Министерство об-
разования и науки
России
федеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и раз-
работки по приоритетным направлениям науки и техники»
Министерство
промышленности и
энергетики России
федеральная целевая программа «Национальная технологическая база»; ин-
новационный проект «Разработка и освоение производства приборов и обо-
рудования для нанотехнологий»
Российский фонд
фундаментальных
исследований
работы в области нанокластеров и наноструктур, металлических нанострук-
тур, органических (углеводородных) материалов, полупроводниковых
структур
2007’1
125
альные технологии); 3) назначение (гражданское, во-
енное, специальное, двойное); 4) среда использова-
ния (водная, воздушная, космос, земная поверхность,
биологические объекты); 5) основные технические
характеристики и параметры (топологические разме-
ры элементов наноэлектроники, геометрические раз-
меры структурных элементов наноматериалов, пара-
метры нанообработки поверхности: высоты, неровно-
сти, шероховатости, точность формы и др.); 6) этап
инновационного развития (освоение наноэффектов,
создание средств манипулирования с отдельными ато-
мами вещества, создание функциональных наноэле-
ментов сложных технических систем, создание слож-
ных функциональных наноструктур и др.).
Принятые классификационные признаки, в свою
очередь, имеют более подробное деление. Например,
базовые военные и специальные технологии включа-
ют базовые военные технологии, под которыми пони-
маются типовые формы (способы) военной деятель-
ности, и специальные технологии, отражающие спе-
цифику деятельности других силовых министерств и
ведомств. Далее базовые военные (специальные) тех-
нологии разбиваются на определенное количество
критических военных (специальных) технологий, в той
или иной степени связанных с нанотехнологиями. Эти
технологии прежде всего направлены на снижение за-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
Рис. 3. Структура предлагаемой классификации нанотехнологий [16, с. 45]
метности вооружения, военной и специальной техни-
ки (ВВС), обнаружение «невидимых» ВВСТ против-
ника, снижение энергопотребления, создание само-
восстанавливающихся систем (например, позволяю-
щих автоматически восстанавливать поврежденную
поверхность танка или самолета), систем связи, а так-
же устройств обнаружения химического и биологи-
ческого загрязнения.
Нанотехнологии гражданского незначения под-
разделяются на технологии промышленного, сель-
скохозяйственного и бытового назначения, техноло-
гии для решения медицинских, экологических и дру-
гих задач.
Такая классификация сможет обеспечить упоря-
доченное отображение информации о нанотехнологи-
ях и позволит осуществлять ее периодическую актуа-
лизацию. Кроме того, она представляет собой массив
исходных данных для корректировки перечней крити-
ческих технологий, разработки нормативно-техничес-
ких документов, каталогизации нанотехнологий, на-
номатериалов и наноустройств, а также програмно-
целевого планирования их развития. Одним из после-
дующих шагов явится разработка технического рег-
ламента, регулирующего отношения в области нано-
технологий.
Государственная научно-техническая и инноваци-
126
Економічний вісник Донбасу
онная политика в области нанотехнологий должна иметь
прежде всего технологическую направленность, вклю-
чая анализ рынка наукоемкой продукции и определе-
ние государственных технологических нужд в этой
области, прогнозирование возможного развития отдель-
ных технологических направлений в области создания
наносистем и целевую поддержку тех из них, которые
наиболее близки к введению в хозяйственный оборот
(элементы наноэлектроники, нанодатчики и пр.), фор-
мирование новых технологических укладов в научно-
технической и производственной сферах.
Роль государства в обеспечении поэтапного пе-
рехода от исследований к использованию их резуль-
татов для развития основ наноиндустрии заключается
в создании благоприятных условий для поддержки
проведения работ, включая информационную поддер-
жку, формирование механизмов введения в хозяй-
ственный оборот результатов исследований и разра-
боток, созданньх за счет бюджета, а также организа-
цию системы учета и регистрации сделок, совершае-
мых с ними.
Основные направления развития нанотехно-
логий
Можно выделить три направления, тесно связан-
ные между собой: 1) изготовление электронных схем
(в том числе объемных) с активными элементами, чьи
размеры сравнимы с размерами единичных молекул
или атомов; 2) разработка и изготовление наномашин,
т.е. механизмов-роботов величиной с молекулу, ис-
пользование которых открывает перед человечеством
невиданные перспективы; 3) непосредственная мани-
пуляция атомами и молекулами и сборка из них все-
возможных материалов (как здание собирается из
кирпичей). Эта задача, в свою очередь, распадается
на две концепции. Первая — перестройка имеющихся
структур (например, перестроив порядок атомов в
угле, можно изготовить алмаз). Вторая — сборка
большего из меньшего (так, используя молекулы воды
и углекислого газа, можно изготовить из них сахар
или крахмал, как это делают растения).
Все это постепенно входит в жизнь. В некоторых
областях промышленности нанотехнологический кон-
троль изделий и материалов (буквально на уровне еди-
ничных атомов) стал обыденным. Реальный пример
— DVD-диски, производство которых было бы не-
возможно без нанотехнологического контроля матриц.
В ближайшей перспективе нанотехнологии нач-
нут, по-видимому, применяться и в производстве ин-
тегральных схем. Существующие способы осажде-
ния примесей в полупроводник (эпитаксии) по лито-
графическим шаблонам практически приблизились к
своему технологическому пределу. Дело не только в
размерах элементов — определенная возможность их
уменьшения еще существует, а в том, что нынешние
технологии фотолитографии позволяют изготовлять
только планарные структуры (когда все элементы и
проводники расположены в одной плоскости). Это
накладывает существенные ограничения на схемотех-
нику — наиболее прогрессивные схемные решения
не могут быть осуществлены по подобной техноло-
гии (в частности, таким образом невозможно воспро-
извести нейронные схемы, на которые возлагаются
большие надежды). В то же время активно развива-
ются нанотехнологические методы, дающие возмож-
ность создавать активные элементы (транзисторы,
диоды) размером с молекулу и формировать из них
многослойные (трехмерные) схемы. Очевидно, имен-
но микроэлектроника станет первой отраслью, где
«атомная сборка» осуществится в промышленных
масштабах.
Что касается наномашин, то они способны ко-
ренным образом изменить среду обитания человека.
В 1992 г. Эрик Дрекслер [4], один из идеологов нано-
технологии, нарисовал картину обозримого будуще-
го. Будут ликвидированы голод, болезни, загрязне-
ние окружающей среды и многие другие стоящие пе-
ред человечеством глобальные проблемы. Ключом к
этому станут крошечные машины размером с моле-
кулу, обладающие способностью к самовоспроизве-
дению. Используя в качестве строительного материа-
ла атомы, они смогут производить все необходимое с
недостижимой ранее эффективностью.
В основе разработки наномашин лежит простая
идея. Хотя средства для манипуляций отдельными ато-
мами имеются и сейчас, вряд ли их можно «напря-
мую» применить для того, чтобы собрать что-то конк-
ретное для практического использования, хотя бы из-
за количества атомов, которые придется «монтиро-
вать». Однако возможностей существующих техно-
логий уже достаточно, чтобы соорудить из несколь-
ких молекул некие простейшие механизмы, способ-
ные при помощи управляющих сигналов извне (аку-
стических, электромагнитных и пр.) манипулировать
другими молекулами и создавать себе подобные уст-
ройства или более сложные механизмы. Те в свою
очередь смогут изготовить еще более сложные уст-
ройства и т.д. В конечном итоге этот экспоненциаль-
ный процесс приведет к проектированию молекуляр-
ных роботов — механизмов, сравнимых по размерам
с крупной молекулой и обладающих собственным
встроенным компьютером. В разработке таких нано-
компьютеров нет ничего фантастического, активные
электронные элементы подобных размеров уже полу-
чены в лабораторных условиях.
В результате мир коренным образом преобразит-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
127
ся. Практически все необходимое для жизнедеятель-
ности человека может быть изготовлено молекуляр-
ными роботами непосредственно из атомов и моле-
кул окружающей среды (продукты питания — из по-
чвы и воздуха, как их производят растения, кремние-
вые микросхемы — из песка). Очевидно, что подоб-
ное производство будет значительно более рентабель-
ным и экологичным, чем нынешние промышленность
и сельское хозяйство. Необходимо лишь снабдить на-
номашины сырьем и энергией, а все остальное они
сделают сами (хотя в принципе ничто не мешает нано-
машинам самим добывать и сырье, и энергию). Чело-
вечество получит исключительно комфортную среду
обитания, где не будет места ни голоду, ни болезням,
ни изнурительному физическому труду.
Сложность изготовления наномашин отнюдь не
является основным фактором, сдерживающим их раз-
витие. Ученые уже умеют собирать атомы и молеку-
лы в некие конструкции. Главная трудность в том, что
для сборки такой машины надо сначала ее сконструи-
ровать, разработать. Расчет такой конструкции на-
столько трудоемок и сложен, что для его осуществ-
ления не хватает даже мощности современных супер-
компьютеров. Однако, учитывая темпы развития вы-
числительной техники, очевидно, что появление мо-
лекулярных роботов — вопрос лишь десятилетий.
Оптимисты и пессимисты, предсказывая, когда
при помощи молекулярных роботов удастся поставить
барьер на пути болезней и старения человека, расхо-
дятся в своих оценках незначительно. По разным про-
гнозам, это произойдет во второй или третьей четвер-
ти XXI в. Возможные последствия развития нанотех-
нологий — коренное преобразование практически всех
отраслей науки и техники.
В электронике ожидается создание сверхбыст-
родействующих компьютеров не только с обычными
архитектурами, но и нейрокомпьютеров, сверхбыст-
родействующих функциональных устройств с рекорд-
ной производительностью. В оптоэлектронике будут
синтезированы давно ожидаемые излучатели с пере-
страиваемым спектром и широкополосные фотопри-
емники с высокими КПД. Кардинальные изменения
произойдут в медицине с реализацией возможностей
генной инженерии, созданием эффективных молеку-
лярных диагностических устройств и соответствую-
щих биосинтезаторов. Радикально преобразуется хи-
мическая индустрия, предприятия которой превратят-
ся из гигантов в практически персональные синтеза-
торы.
Что касается точных сроков начала реализации
нанотехнологий в повседневной практике, то в веду-
щих лабораториях мира отдельные наноэлектронные
элементы существуют уже сейчас, а более широкое
применение, по оценкам специалистов, придется уже
на первую четверть XXI в. [5]. Нанотехнология ста-
нет основой значительных эволюционных изменений,
многие из которых будут настолько качественно отли-
чаться от сегодняшнего мира, что в настоящее время
их просто невозможно описать.
В работе [11] инженер-советник «X Telecom»
Дж. Бланк анализирует доклад о состоянии и перс-
пективах развития нанотехнологий, искусственного ин-
теллекта и робототехники, подготовленный сотрудни-
ком Лондонского университета А. Арноллом по зака-
зу «Greenpeace». Перспективное значение этих направ-
лений научно-технического прогресса определяется
такими их важнейшими характеристиками, как раз-
нообразие применений, возможность творчества, меж-
дисциплинарность. Наибольший интерес, отмечает
автор, представляет собой раздел доклада, посвящен-
ный нанотехнологиям, поскольку эта область иссле-
дована еще мало. Различают два способа производ-
ства наноструктур: «сверху вниз», т.е. создание нано-
метрических структур с помощью обработки и дроб-
ления, дезинтеграции (получившее в настоящее вре-
мя наиболее широкое распространение); «снизу
вверх», или молекулярная нанотехнология, создание
структур от атома к атому или от молекулы к молеку-
ле (широко обсуждается, но носит в основном теоре-
тический характер).
Можно предположить, что в ближайшие два-три
года в области нанотехнологий будет преобладать ис-
следовательская деятельность, ведущаяся примерно в
30 странах. Однако 70% всех ежегодных публикаций
по нанотехнологиям приходится на США, Японию, Ки-
тай, Великобританию и Россию [11, с. 58]. При этом
только в Японии существует государственная програм-
ма исследований в области нанотехнологий, объем
финансирования которой составлял в 2002 г. 750 млн
долл. Второе место занимают США с объемом финан-
сирования в 604 млн долл. в том же году. Треть этого
бюджета приходится на две организации: Национальный
научный фонд (NSF) и Министерство обороны, кото-
рое рассматривает нанотехнологии как ключевой стра-
тегический элемент, обеспечивающий мировое превос-
ходство США. Европейские страны тратят на исследо-
вания нанотехнологий значительно меньше: 184 млн
евро в 2000 г. и предполагают в 2002—2006 гг. напра-
вить на эти цели 1,3 млрд евро. По оценкам А. Арнол-
ла, нанотехнологиями в мире занимается 470 предпри-
ятий, в том числе 230 в США, 130 в Европе и 75 в
Азиатско-Тихоокеанском регионе, среди которых при-
сутствует ряд мультинациональных компаний (IBM,
«Motorola», HP, NEC, «Hitachi» и др.).
Нанотехнологии предназначены, прежде всего,
для создания инновационных продуктов. Наибольшая
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
128
Економічний вісник Донбасу
часть их возможных применений подсказана рынком
и ориентирована на уже идентифицированный потен-
циальный рынок. По оценкам, рынок применений на-
нотехнологий в 2005 г. превысил 100 млрд долл., при-
чем первыми потребителями наноструктур, принося-
щими отрасли прибыль, будут информатика и фарма-
цевтика. Первые продукты, разработанные с помощью
нанотехнологий, должны появиться в отрасли по про-
изводству полупроводников, что позволит увеличить
плотность полупроводников в микропроцессорах. По
оценкам экспертов, к 2012 г. от нанотехнологий будет
зависеть весь рынок микроэлектроники. Однако, не-
смотря на достигнутые успехи, маловероятно, что к
этому времени появится молекулярный и тем более
квантовый компьютер. В области медицины и фарма-
цевтики нанометрические системы могут найти при-
менение в производстве медикаметов и культивиро-
вания тканей. Хотя потенциальные области примене-
ния нанотехнологий в медицине многочисленны, наи-
более вероятными направлениями их использования
в краткосрочном плане являются исследования и ди-
агностика. В энергетике возможно использование на-
нотехнологий в фотогальванических элементах. Но
они смогут стать конкурентоспособными не менее чем
через 20 лет. Однако в основном нанотехнологии най-
дут применение в военной области: слежение, «ум-
ные» боеприпасы, наведение ракет и т.д., что в опре-
деленной степени объясняется тем, что первые иссле-
дования в области нанотехнологий были выполнены
в военных атомных лабораториях.
Рассматривая последствия использования нано-
технологий, А. Арнолл отмечает, что в настоящее вре-
мя особого внимания требует изучение взаимодей-
ствия нанотехнологий с окружающей средой и жи-
выми организмами, а также их воздействия на здоро-
вье человека. Некоторые из них могут оказаться но-
выми загрязнителями, хотя и не оказывающими де-
градирующего воздействия на биологические объек-
ты. Ученые пока плохо понимают механизм взаимо-
действия нанотехнологий с окружающим миром, от-
сутствуют какие-либо данные об их влиянии на окру-
жающую среду или токсикологических эффектах. В
то же время прошлый опыт свидетельствует о необхо-
димости серьезного изучения взаимодействия нано-
частиц и метаболизма млекопитающих в процессе
дыхания или соприкосновения с кожей.
Развитие нанотехнологий ставит серьезные вопро-
сы в области законодательства, в этической, социаль-
ной и экономической сферах. В частности, если за неко-
торыми предприятиями будет признано право собствен-
ности на новые молекулы, возникнут проблемы регули-
рования интеллектуальной собственности. Кроме того,
возможен риск «нанотехнологического разрыва».
Нанотехнологии породили чрезмерные увлече-
ния и предсказания. Эксперты Национального науч-
ного фонда сделали прогноз, что рынок нанотехноло-
гии через 10 лет достигнет 1 трлн долл. [11, с. 60],
что способствовало притоку инвестиций в нанотех-
нологии. Однако, по мнению А. Арнолла, несмотря
на свой огромный долгосрочный потенциал, нанотех-
нологии не найдут применения в среднесрочном пла-
не. Например, лишь по меньшей мере через 25 лет
может начаться производство аппаратов по очистке
артерий от жировых отложений. Не скоро появятся
такие футуристические продукты применения нанотех-
нологий, как самокопирующиеся роботы, так как для
их создания необходимо решить множество проблем
в области химической инженерии, управления инфор-
мацией и т.д. По мнению А. Арнолла, нанотехнологии
предоставляют прекрасную возможность для научно-
го сообщества продемонстрировать свою способность
определять приоритеты развития.
Часть доклада, посвященная искусственному
интеллекту и робототехнике, по оценке Дж. Бланка,
менее оригинальна. Эти области пользовались значи-
тельно большим вниманием, чем нанотехнологии, в
силу их вероятного воздействия на социальную и эти-
ческую сферы и порождаемых их развитием фило-
софских вопросов. В то же время А. Арнолл указы-
вает на определенную неравномерность развития ис-
кусственного интеллекта. С одной стороны, в продук-
тах и услугах уже довольно широко применяется так
называемая «слабая» форма искусственного интел-
лекта. С другой — представляется, что создание ис-
кусственного интеллекта, способного воспринимать,
мыслить, распознавать буквенные образы, понимать
устную речь и т.д., с помощью так называемой «силь-
ной» формы, основывающейся на технике искусст-
венных нейронов или генетических алгоритмах, —
дело будущего.
В отличие от нанотехнологий искусственный ин-
теллект поднимает в основном проблемы этического
или философского характера, связанные с отношени-
ем человека и машины (вопросы доверия, ответствен-
ности, личных свобод, частной жизни и риска захвата
власти машинами). А. Арнолл утверждает, что эти тех-
нологии, скорее всего, не дадут конкретных результа-
тов при жизни нашего поколения, что ни в коей мере
не снижает риски, с которыми могут столкнуться наши
потомки. Пытаясь уточнить границу между близкими и
некоторыми фантастическими перспективами примене-
ниями нанотехнологий и искусственного интеллекта,
А. Арнолл указывает на трудности прогнозирования
последствий их использования в течение ближайших
10 лет. Воздействие нанотехнологий, возможно, будет
ограничено несколькими продуктами и услугами, за
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
129
которые потребители готовы платить больше для полу-
чения более высокой производительности.
Кажущаяся, на первый взгляд, фантастичность
многих сценариев развития нанотехнологий — не по-
вод относить эти разработки к научной фантастике.
Одно из доказательств тому — $10 млрд, которые
ежегодно тратят технологически развитые страны на
разработки в этой области. $8 млрд из этой суммы
приходится на долю США, Японии, Китая и Герма-
нии. Именно этим странам на сегодняшний день при-
надлежит первенство. В таких странах, как Япония и
США, инвестиции из бюджета и частных компаний со-
ставляют существенную долю общих расходов на по-
добные разработки. Например, в США за 2005 год на
исследование нанотехнологий было потрачено около
$3 млрд. Обозреватели отмечают, что в последнее
время на рынке нанотехнологий заметно активизиро-
вались Южная Корея, Сингапур, Индия и Тайвань. По
различным оценкам, объем этого рынка уже состав-
ляет $100—150 млрд [26].
В России в декабре 2005 г. под эгидой департа-
мента науки и промышленной политики Москвы и
Московского комитета по науке и технологиям была
проведена специализированная выставка нанотехно-
логий и материалов, обзор деятельности которой дан
в статье Л.Раткина [12]. Руководители ряда ведущих
предприятий и организаций, научных школ и направ-
лений нанотехнологических исследований приняли
участие в деловой программе выставки, в рамках ко-
торой помимо пленарного заседания состоялись те-
матические круглые столы по вопросам современных
проблем развития отрасли.
В частности, круглый стол «Химическая техно-
логия наноматериалов» открылся выступлением за-
ведующего лабораторией ИФХЭ РАН Б. В. Спицына о
современных перспективах разработок в сфере мо-
дификации детонационного наноалмаза — инноваци-
онного высокотехнологичного продукта, к преимуще-
ствам которого следует отнести повышенную стой-
кость (до 1000°С) при промышленном производстве.
Монофункционализация поверхности наноалмаза и
процессы его высокотемпературной очистки дают
возможность провести фундаментальные исследова-
ния физических свойств алмаза в наноразмерном со-
стоянии. Для определения оптимального режима
работы оборудования и состава суспензий, позволя-
ющих довести разработку до стадии промышленных
продуктов, используемых соответственно в качестве
полировальных и режущих инструментов, а также
добавок к маслам, необходимо дальнейшее финанси-
рование научных исследований.
Доклад В. М. Шкинева, заместителя заведующе-
го лабораторией ГЕОХИ РАН имени В. И. Вернадско-
го, был посвящен комплексным методам экомонито-
ринга миграции загрязняющих веществ с микро- и
наночастицами в воде и почве Москвы на основе но-
вых фильтрационных наноматериалов. В ходе прове-
денных научных исследований с применением капил-
лярного электрофореза, мембранной фильтрации, не-
прерывных многоступенчатых и мембранных проточ-
ных фракционаторов, центрифугирования и исполь-
зования армированных фильтрующих элементов на
основе трековых мембран с диаметром пор от 5 до
0,02 мкм удалось получить существенные результаты
функционирования фильтрационных приборов. Напри-
мер, для увеличения производительности процесса
мембранной фильтрации без потерь определяемых ком-
понентов предлагается ламинировать трековые мемб-
раны, что значительно облегчает работу с ними на раз-
личных стадиях эксплуатации аппаратуры.
Темой выступления Г. Г. Каграманова, заведую-
щего кафедрой РХТУ имени Д. И. Менделеева, была
разработка нанофильтрационных керамических мем-
бран и процесса разделения и концентрирования на-
нодисперсных систем. Сфера применения нанофильт-
рационных мембран — не только очистка и концент-
рирование нанодисперсных систем и технологичес-
ких растворов, каталитические мембранные процес-
сы, опреснение и деминерализация воды, но и высо-
котемпературное разделение и очистка газов и полу-
чение наноэмульсий. Развитием темы стал доклад
М. Ю. Королевой (кафедра нанотехнологий и нано-
материалов РХТУ имени Д. И. Менделеева), в кото-
ром рассматривались способы получения, свойства
и области применения наноэмульсий. Среди спосо-
бов получения наноэмульсий были выделены гомоге-
низация под давлением, метод инверсии фаз, метод
мембранного эмульгирования и эмульгирование при
диффузии через границу раздела фаз. Одной из наи-
более значимых областей применения наноэмульсий
является медицина, где метод позволяет осуществлять
доставку лекарственных препаратов непосредствен-
но до больных клеток и безболезненный вывод ток-
синов из организма. Ограниченность патентов и пуб-
ликаций об обратных наноэмульсиях (5%) по сравне-
нию с прямыми наноэмульсиями (95%) делает их
объектом пристального внимания научной обществен-
ности и предполагает проведение дополнительных фун-
даментальных исследований, в том числе за счет бюд-
жетных средств (например, в рамках приоритетного
национального проекта «Здравоохранение»).
Современная наука о нанотехнологиях (т. наз.
нанонаука) активно развивается на пересечении фи-
зических и химических дисциплин. Междисциплинар-
ный характер образования в сфере нанотехнологий и
материалов предполагает особую, более глубокую под-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
130
Економічний вісник Донбасу
готовку специалистов в данной области, при этом под
термином «нанообразование» следует понимать всю
совокупность теоретических исследований и практи-
ческих разработок, разностороннее изучение которых
должно помочь глубже понять механизм взаимодей-
ствия скрытых свойств веществ. Примером такого
подхода является выступление А. А. Ревиной (ИФХЭ
РАН) по вопросам получения наночастиц металлов в
обратных мицеллах и нанокомпозитов на их основе.
На основе изучения свойств стабильных наночастиц
металлов в жидкой фазе и выявления композицион-
ных материалов с полнофункциональной активностью
возможно получение стабильных наночастиц серебра
с противомикробными свойствами, применяемых в
лакокрасочной промышленности, и модифицирован-
ных наночастиц серебра для фильтровальных элемен-
тов промышленных систем водоподготовки и быто-
вых устройств из пористого полиэтилена. Аэрокос-
мическим применением стабильных наночастиц ме-
таллов является создание инновационных бактерицид-
ных систем, нейтрализующих влияние космических
микроорганизмов, — обычные бактерицидные систе-
мы неприменимы, космические микроорганизмы му-
тируют под воздействием радиации, что затрудняет их
идентификацию и классификацию при защите обыч-
ными способами.
Докладом заведующего кафедрой МИСиС
М.В. Астахова открылся круглый стол «Многофунк-
циональные наноматериалы и нанотехнологии. Транс-
порт. Строительство. Экология. Здравоохранение. Био-
логия. Правовопорядок и безопасность». Докладчи-
ком была представлена серия инновационных разра-
боток, среди которых Ni-Ti сплавы с памятью фор-
мы; аморфный ферромагнитный микропровод для
изготовления чехлов, поглощающих излучение ПК,
мобильных телефонов и других устройств; высоко-
прочный крепеж из наноструктурного титана ВТ1-0;
высокопроизводительный автоматизированный при-
бор капиллярного электрофореза «Капелла-400»; из-
носостойкие пленочные магнитомягкие сплавы с на-
нокристаллической структурой; катализаторы для раз-
ложения оксидов азота; катализаторы для снижения
содержания количества радикалов в табачном дыму;
корректор функции клапанов магистральных вен; ме-
таллоплакирующие присадки к моторным маслам; на-
ноквазикристаллические наполнители для композици-
онных материалов; нанокристаллические антифрикци-
онные присадки к трансмиссионным маслам; наност-
руктурный медицинский материал (в том числе био-
совместимый); образец интегрального СВЧ-устройства
для систем подповерхностной локации и дефектоско-
пии для применения в строительстве, археологии и дру-
гих областях; сверхтвердые наноструктурные покры-
тия — изделия с нанесенными алмазоподобными по-
крытиями; термомеханическое соединение трубопро-
водов и цилиндрических деталей с помощью сплавов
Ti-Ni-Fe, обладающих памятью формы. Также была
представлена методика направленной нано-техноло-
гической (на молекулярном уровне) доставки лекарств
к пораженным органам и тканям.
Технологий нанесения керамических покрытий
на изделия из алюминиевых и магниевых сплавов
методом микродугового оксидирования касалось
выступление профессора МИСиС А. Г. Ракоча. Не-
токсичность применяемых электролитов обеспечивает
экологическую безопасность этого метода, использу-
емого в автотранспортной и аэрокосмической отрас-
лях, жилищно-коммунальной сфере, пищевой про-
мышленности, в нефтегазопроводных системах и хи-
мии. Микродуговое оксидирование экологически чи-
сто и бесшумно, оно позволяет активно использовать
в промышленном производстве магниевые сплавы
вместо алюминия для изготовления деталей транспорт-
ных средств (например, самолетов и автомобилей).
Доклад заведующего лабораторией высокотем-
пературных материалов МИСиС Н. И. Полушина был
посвящен проблемам эксплуатации и разработки в
строительной индустрии новых сверхтвердых матери-
алов. Российские образцы алмазных поликристаллов
превосходят зарубежные аналоги по ряду характери-
стик, например, по уровню износостойкости. Они
могут использоваться для резки и очистки поверхно-
сти различных материалов — от цветных металлов до
высокопрочных кремниевых сплавов (струеформиру-
емые сопла), при реставрационно-строительных ра-
ботах по восстановлению облика архитектурных па-
мятников (в частности, пескоструйное оборудование)
и в медицинских целях (например, стоматологичес-
кие установки). С помощью инновационной продук-
ции можно осуществлять очистку трубо- и продук-
топроводов в ЖКХ и ТЭК, повышать дебит скважин
и консервировать их, очищать территорию вокруг
скважин от фракций углеводородов, чистить в аэро-
портах взлетно-посадочные полосы от остатков рези-
ны с колес шасси, шлифовать и повышать чистоту
обработанной поверхности деталей. Наноматериалы
могут также использоваться для повышения эконо-
мической эффективности реставрационных работ на
архитектурных памятниках. В частности, обработка
строительного камня (например, мрамора) модифи-
цированной водопоглощающей смолой ЭД-20 снижает
его растрескивание в несколько раз, что достигается
благодаря технологии микромодификации компози-
ционных материалов углеродными наномодификато-
рами фуллероидного типа, представленной в выступ-
лении генерального директора компании «Астрин-хол-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
131
динг» А. Н. Пономарева. Нанодобавки способны так-
же увеличивать прочность цементных бетонов на рас-
тяжение и сгиб (по оценкам экспертов, от 12 до 15%)
благодаря синергетическому эффекту и обеспечить
подавление роста бактерий в стройматериалах.
Доклад заведующего кафедрой МАТИ В.В. Слеп-
цова касался ионно-плазменных методов синтеза
объемно-интегрированных нанокомпозитных структур.
Неоднородность на поверхности материала возникает
вследствие сканирования ионным пучком, что при-
водит к формированию пор фиксированного размера
(например, 1 микрон). Данная технология находит
применение для нанесения полимеров на металличес-
кие материалы (например, тефлона на алюминий —
получаемый продукт имеет прочность алюминия и
коэффициент трения тефлона, или тефлона на медь —
труднореализуемый в обычных технологических ус-
ловиях процесс), для получения основы микроэлект-
ронных печатных плат, а также в конденсаторных
структурах.
В выступлении старшего научного сотрудника
МИСиС А. А. Мятиева было рассмотрено современ-
ное состояние и перспектива развития технологии
жидкой керамики — металлоорганических растворов,
переводимых в порошки, нанопленки и другие фор-
мы. Жидкая керамика может использоваться в топ-
ливных элементах нового поколения, она значительно
увеличивает ресурс работы электроприборов, напри-
мер, портативных компьютеров (ноутбуков) — от не-
скольких часов до нескольких суток. Высокий КПД
генерирования электроэнергии при использовании
газообразного топлива, долговечность, доступность
и удобство потребления топливных элементов, надеж-
ность и универсальность в использовании, а также
экологичность и экономичность разработок выгодно
отличают изделия из жидкой керамики от аналогич-
ной продукции из других материалов. Создание кон-
курентоспособной технологии получения пленочных
топливных элементов стоимостью от 120 до 150 долл.
за 1 кВт является стратегическим инвестиционным
проектом, целевое финансирование которого поможет
России выйти на лидирующие позиции в данной об-
ласти разработки альтернативных энергетических си-
стем. Другим проектом являются мультикомпонент-
ные электрохимические нанокатализаторы (ЭН) очи-
стки выхлопных газов автомобильного двигателя. В
числе достоинств современных электрохимических
нанокатализаторов — рост их эффективности на со-
товой металлической матрице и на сотовом кордиери-
те и увеличение удельной поверхности носителя.
Стабильный государственный заказ и корректи-
ровка действующего законодательства являются
неотъемлемыми условиями реализации рассмотрен-
ных инвестиционных проектов. Созвучным было вы-
ступление заведующего лабораторией ИТЭС ОИВТ
РАН кандидата физико-математических наук А.Ю. Ба-
шарина о новых углеродных структурах, синтезиро-
ванных из жидкого углерода, с возможностью полу-
чения нанопроволоки и других наноформ для приме-
нения в строительных материалах, наномеханике и
наноэлектронике.
Доклад А. П. Каплуна, профессора кафедры био-
технологии МИТХТ имени М.В. Ломоносова, затра-
гивал современные фармацевтические нанотехноло-
гии, среди которых можно выделить не только лекар-
ственные препараты, но и средства визуализации и
нанороботы (например, наномоторы или «шагающая
ДНК»). Пролонгирование оздоровительного эффекта
достигается путем активного и пассивного нацелива-
ния медикаментозных средств на больной орган и
увеличения времени циркуляции лекарства в крови
пациента. Молекулярный адрес используется для при-
крепления лекарства к клетке-мишени. Моделирова-
ние вирусных частиц также является перспективным
направлением конструирования нанопрепаратов.
Отдельная тема применения нанотехнологий —
квантовые вычисления. В рамках круглого стола «На-
ноэлектроника и твердотельные квантовые компьюте-
ры» состоялась серия выступлений, каждое из кото-
рых дополняло и иллюстрировало общую картину
разработок, проводимых российскими учеными в
данном направлении. Открыл круглый стол доклад
академика РАН, научного руководителя ФТИАН
К.А. Валиева. Поскольку атомным пределом закона
Мура является хранение одного бита информации од-
ним атомом (одним электроном), смена парадигмы
наноприборов предполагает переход от функциониро-
вания по законам классической физики к работе по
квантовым законам, в которых заряд, энергия, коор-
динаты и спиновый момент частицы являются кванто-
выми переменными. На элементной базе квантовой ин-
форматики (построенной на когерентных волновых
функциях квантовой электроники) возможно постро-
ение квантового компьютера, который может практи-
чески использоваться в классическом суперкомпью-
тере в качестве специального процессора, включае-
мого для расчета медленно решаемых обычными про-
цессорами задач. Технология многоядерной обработ-
ки данных предполагает использование метода рас-
пределенных вычислений, при котором спецпроцес-
соры взаимодействуют друг с другом по специаль-
ным высокоскоростным каналам связи, многократно
увеличивая суммарную скорость расчета.
Выступление директора Института проблем тех-
нологии микроэлектроники и особо чистых материа-
лов РАН профессора В. А. Тулина позволило ознако-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
132
Економічний вісник Донбасу
миться с уровнем развития современной наноэлект-
ронной базы и ее возможным применением при со-
здании квантового компьютера. Среди представлен-
ных разработок — изучение интерференционных кван-
товых и баллистических свойств в металлических,
сверхпроводниковых и полупроводниковых структу-
рах (существующие технологии позволяют изготов-
лять квантовый кубит путем n-кратного напыления по
маске под разными углами); исследования электрон-
ных свойств графена (монослоя графита) и изделий
из него (например, транзисторов); квантовый эффект
Холла в графене (целочисленный эффект Холла на-
блюдается при полуцелом факторе заполнения); мо-
дель двумерного газа безмассовых фермионов в гра-
фене; наноимпринтинг (технологии нанесения сверх-
мелких узоров сверхострой иглой); сканирующая
электронная микроскопия (для просмотра микросхем),
углеродная электроника (в том числе нанотрубки, об-
ладающие эффектом сверхпроводимости) и фотонные
кристаллы (материалы, обладающие пространствен-
ной симметрией с дисперсией в оптическом диапазо-
не электромагнитного излучения).
Проблемы и перспективы квантового описания
нанотранзисторов были темой доклада заместителя
директора физико-технического института РАН про-
фессора В. Ф. Лукичева. В связи с уменьшением раз-
меров транзистора на кристалле работа с мезоскопи-
ческими наноструктурами является одним из приори-
тетных направлений в сфере нанотехнологий и мате-
риалов. Наблюдаемые квантовые эффекты, не только
статические и динамические, но и связанные с напря-
жением (например, неоднородный сдвиг, встроенное
напряжение, сдвиг минимального логического напря-
жения), предполагают подходы, связанные с согла-
сованным решением уравнений Шредингера и Пуас-
сона.
Выступление заведующего кафедрой квантовой
электроники МГУ имени М. В. Ломоносова профес-
сора В. И. Панова затрагивало перспективы развития
современной сканирующей зондовой микроскопии в
диагностике нанотехнологий и наноструктур. В числе
представленных разработок — диагностика поверх-
ностных атомных структур (в том числе нанострукту-
рированных поверхностей) методами сканирующей
туннельной микроскопии (СТМ) и сканирующей тун-
нельной спектроскопии (СТС), диффузия атомов на
поверхности полупроводника (с возможностью по-
строения туннельного диода на основе примеси в на-
ноструктуре), диагностика локальных магнитооптичес-
ких эффектов методом оптической микроскопии ближ-
него поля (с помощью ближнепольной микроскопии
можно создать оптические диски емкостью до 50 Тб
на кв. дюйм, в числе возможных проблем — «сня-
тие» сигнала с диска), оптическая микроскопия и по-
ляриметрия ближнего поля, а также локальная диаг-
ностика пространственного распределения светового
поля вблизи наноструктур с помощью оптической
микроскопии ближнего поля.
Помимо перечисленных исследований проводят-
ся научные работы в области создания комплексной
установки оптической микроскопии и поляриметрии
ближнего поля; низкотемпературного микроскопа и
установки сканирующей зондовой микроскопии для
диагностики поверхностных наноструктур. Кроме
того, возможно изучение методами СТС зарядовых
эффектов на поверхности и атомарных кластерах, ре-
версивных изменений структуры и проводимости
молекул под воздействием света и диагностика атом-
ных примесей на поверхности полупроводника
GaAs+Те и GaAs + SiZn. Синтез методов СТМ и СТС
может использоваться для исследования нанострук-
тур на поверхности полупроводников, для изготовле-
ния и диагностики наноструктур (состоящих из еди-
ничных молекул фуллерена С60) и для идентификации
единичных атомов примесей в полупроводнике GaAs.
В ходе НИР с использованием СТМ был обнаружен
новый эффект неравновесного взаимодействия двух
атомов примеси кремния на поверхности полупровод-
ника GaAs (каждый атом «включается» и «выключа-
ется» дважды), который может быть применен при
создании новой элементной базы, использующей от-
дельные атомы для атомного компьютера.
Доклад заведующего кафедрой квантовой фи-
зики и наноэлектроники МИЭТ профессора А. А. Гор-
бацевича касался наноэлектроники на базе полупро-
водниковых гетероструктур. В связи с прогнозируе-
мым в микроэлектронике пределом масштабирования
транзисторов (от 22 нм по оптимистическим оценкам
до 45 нм — по пессимистическим) необходимость раз-
работки новых технических и технологических реше-
ний предполагает интенсивное использование волно-
водной наноэлектроники, элементами которой явля-
ются квантовые интерференционные приборы, полу-
проводниковые гетероструктуры и квантовые волно-
воды с переменным сечением. В роли энергетическо-
го пространства выступают квантовые ямы и кванто-
вые барьеры в гетероструктурном потенциале. В чис-
ле рассмотренных докладчиком вопросов — выбор
ширины подводящего волновода, резонанс Фано в
Т-образном волноводном транзисторе, роль «окна» в
барьере волноводного «кубита» и фундаментальные
проблемы физики низкоразмерных систем.
Выступление Э. Г. Ракова, профессора кафедры
нанотехнологий и наноматериалов РХТУ имени
Д. И. Менделеева, было посвящено истории и перспек-
тивам производства однослойных и многослойных уг-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
133
леродных нанотрубок, позволяющих улучшить качество
изготовленных на их основе изделий и получить про-
дукцию нового поколения, имеющую повышенные проч-
ностные свойства. С завершающим докладом на круг-
лом столе выступил заместитель руководителя наноцен-
тра МЭИ профессор Л. Н. Патрикеев, в выступлении
которого получили широкое освещение вопросы изме-
нения государственного стандарта по нанообразованию.
Тесная взаимосвязь трех базовых специальностей в об-
ласти молекулярных технологий (наносистемы, нанотех-
нологический менеджмент и наноэнергетика) предпола-
гает совершенствование учебного процесса и внесение
существенных изменений в образовательные програм-
мы с целью более глубокого изучения предметов.
Состоявшиеся в рамках выставки другие круг-
лые столы были посвящены вопросам поведения ан-
самбля нанодисперсных частиц и особенностям при-
менения нанотехнологий в электронике. Оптимальный
график работы выставки, насыщенный разноплано-
выми мероприятиями, позволил участникам и посе-
тителям получить подробную информацию обо всех
представленных разработках.
В долгосрочном плане перспективы реализации
наиболее смелых предположений противоречивы. Мала
вероятность появления новых фундаментальных рево-
люционных прорывов в течение ближайших 15 лет.
Существенные изменения на производстве, транспор-
те, в сфере услуг и домашних хозяйствах могут про-
изойти через 30—50 лет, но они будут постепенными,
как и любые технологические изменения [11, с. 62].
Становление нанотехнологий в Украине
На фоне приведенных выше цифр расходов на про-
блематику нанотехнологий в зарубежных странах зат-
раты Украины на исследования в данной области выг-
лядят более чем скромными. Так, за 2005 год финан-
сирование Программы НАН Украины «Наноситемы, на-
номатериалы и нанотехнологии» составило около 1,45
млн евро — это менее 1% общего бюджета НАН Укра-
ины. Приблизительно такую же сумму украинские уче-
ные получают от международных грантодателей. Но
чаще всего этих денег хватает лишь на капитальные
вестиции — приобретение нового научного и техноло-
гического оборудования, создание «чистых лаборато-
рий»; средства расходуются, главным образом, на под-
держание более-менее достойной оплаты труда ученых.
Отечественные разработчики нанотехнологий считают,
что промедление государства и бизнеса с инвестиро-
ванием этой сферы науки и техники может попросту
оставить Ураину аутсайдером во всех тех отраслях, где,
как ожидается, нанотехнологии скажут свое веское
слово в ближайшем будущем. Это относится и к сфере
обороны и безопасности страны.
Тем не менее вице-президент НАН Украины ака-
демик А.Наумовец считает: «Отечественная наука до-
вольно естественно вошла в наноотрасль. Первые ис-
следования на наноуровне украинские ученые вели еще
в довоенные годы — работали с коллоидными раство-
рами, изучали свойства нанопленок и наночастиц. И
сейчас в некоторых областях нанознаний у нас имеют-
ся оригинальные разработки. Так, например, в Донец-
ком физико-техническом институте им. А. А. Галкина
НАН Украины предложен метод винтовой гидроэкст-
рузии — винтовой деформации металлов под давлени-
ем, благодаря чему образуются новые материалы с
нанокристаллическими зернами и улучшенными меха-
ническими характеристиками. В частности, прочность
таких материалов возрастает вдвое.
Мы бы выделили две самые перспективные об-
ласти применения украинских нанотехнологий —
электронику и материаловедение. Однако для успеш-
ной работы на наноуровне необходимо современное
дорогое оборудование, на приобретение которого Ук-
раине часто не хватает денег. Развитию украинских
нанотехнологий содействует международное сотруд-
ничество — у нас общая с россиянами программа в
области нанофизики и наноэлектроники и подобная
украинско-немецкая программа. Есть также догово-
ренности с другими государствами. Это сотрудниче-
ство обеспечивает украинским ученым доступ к са-
мому современному оборудованию, без которого не-
возможны полноценные исследования. Конечно, нуж-
на программа национального масштаба, которая по-
зволила бы развить те направления украинских нано-
технологий, которые сегодня конкурентоспособны на
мировых рынках. Нам очень важно не утратить темпы
развития нанонауки. Если Украина потеряет свой по-
тенциал в области нанотехнологий, она будет обрече-
на на роль поставщика сырья для мировой экономи-
ки. Ведь в будущем даже успешное развитие медици-
ны и сельского хозяйства будет едва ли возможным
без внедрения наноразработок» [28].
Дефицит квалифицированных научных кадров и
научных разработок мирового уровня уже ощущает-
ся, поскольку спад интереса государства и бизнеса к
науке совпадает со сменой поколений в сферах обра-
зования и науки. Проблема состоит еще в том, что
результаты работы ученых некому внедрять — в стра-
не мало предприятий, как крупных, так и малых и
средних, которые технически способны воспринять
нанотехнологии и нанопродукты. «Для Украины одна
из ключевых проблем — отсутствие подготовленных
специалистов в сфере «нано», способных идти на риск,
организовать свое дело, и понимающих, что их при-
звание — этот быстроразвивающийся сегмент рын-
ка» [26, с. 89].
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
134
Економічний вісник Донбасу
Специфика инноваций современного мира состо-
ит в том, что научные разработки за предельно корот-
кие сроки (в ведущих странах 3—4 года) должны вне-
дряться в массовое производство, чтобы быть эконо-
мически оправданными. При существующем поряд-
ке вещей нашим ученым выгоднее продавать их за
рубеж, чтобы не потерять навсегда, нежели искать
инвестора внутри страны. Лишь одним из многих при-
меров высокого потенциала украинских разработок
нанотехнологий являются исследования, связанные с
устройствами для альтернативной энергетики — су-
перкондесаторами, литиевыми батареями, топливны-
ми ячейками (устройства, которые преобразуют хи-
мическую энергию непосредственно в электричес-
кую). Их коэффициент полезного действия составля-
ет около 60%, тогда как КПД современных преобра-
зователей энергии (например, двигателей внутренне-
го сгорания) обычно не превышает 35%. В качестве
топлива они могут использовать, например, водород.
К этой идее сегодня приковано внимание всего
развитого мира. Предполагается, что на топливных
ячейках будут ездить автомобили завтрашнего дня. В
Японии уже строятся стационарные электростанции с
использованием подобных элементов. Украина может
сделать существенный рывок, потому что у нас есть
свое месторождение циркония, а именно оксид цир-
кония составляет основу топливных ячеек. И как раз
в этом ключе работают сотрудники Института проблем
материаловедения НАН Украины, создавая нанострук-
турную керамику, которая является их ядром. Было
бы хорошо, если бы наша страна сконцентрировала
усилия в этом направлении. Иначе нам придется по-
купать чужие разработки.
«Многие говорят, что «нано» — дань моде. Но
на самом деле это огромный технологический про-
рыв, — убежден Михаил Нищенко, заведующий от-
делом электронной структуры и электронных свойств
Института металлофизики НАН Украины. — С нано-
структурами, наноматериалами и нанотехнологиями
можно связывать будущее. Это позволит решить мно-
гие задачи в области энергетики, наноэлектропики и
других сферах» [26]. Большие надежды связывают с
этой технологией медицина, охрана окружающей сре-
ды, а также военно-промышленный комплекс, соб-
ственно, как и многие другие.
Как уже отмечалось выше, приставка «нано-»
означает «одна миллиардная доля». В случае с терми-
ном «нанотехнологии» подразумевается одна милли-
ардная доля метра или одна миллионная доля милли-
метра. Нанометрами обычно измеряют размеры отдель-
ных атомов, молекул или их комплексов. Именно с
такими объектами и масштабами сталкиваются про-
фильные ученые и технологи. При столь малых раз-
мерах вещества и состоящие из них объекты приоб-
ретают другие, непривычные для макромасштабов
свойства и характеристики. Точнее будет сказать, что
на первый план выходят силы взаимодействия между
отдельными атомами и молекулами, которыми обыч-
но пренебрегают в привычных макротехнологиях.
Знание физических законов этого микромира и
умение применять их на практике открывают огром-
ные перспективы в создании материалов с уникаль-
ными свойствами. Создание технологий, которые бу-
дут манипулировать материей на уровне отдельных
атомов или молекул, позволяет решить массу задач,
которые в большинстве случаев являются невозмож-
ными с точки зрения традиционных технических под-
ходов.
Десятилетие на рубеже ХХІ столетия знамено-
валось созданием технологических основ изготовле-
ния наноразмерных систем и получением фундамен-
тальных знаний об их свойствах. Наноструктурным
материалам и нанотехнологиям отведена значительная
роль. В мире сотни научных фондов и компаний на
фундаментальные исследования и создание техноло-
гий наноструктурных материалов тратят более $2 млрд
в год. Инвестиции в научные исследования и техно-
логии возросли приблизительно в 5 раз за последние
5 лет. Сейчас по меньшей мере 30 стран начали про-
граммы в этой области, где уже сделано много от-
крытий в физическом, биологическом и техническом
направлениях. Промышленность обрела уверенность
в том, что нанотехнологии и наноструктурные мате-
риалы помогут давать конкурентоспособную продук-
цию. Компании, которые используют наноэффекты в
своих технологиях, получили существенный выигрыш
в катализе, функциональных покрытиях, медицинской
диагностике, оптической связи и т.п.
В Украине фундаментальные и прикладные ис-
следования, направленные на получение, изучение
свойств и применение наноструктурных материалов,
осуществляются на протяжении последних 15 лет в
пределах тем ведомственного заказа НАН Украины,
ґрантов Министерства образования и науки, грантов
международных научных фондов, прямых контрактов
с промышленностью. Совокупный опыт украинских
академических лабораторий весом, в мире большин-
ство их разработок признаны в качестве передовых.
Вместе с тем большинство усилий имеют разрознен-
ный характер, тогда как мировое нанотехнологичес-
кое направление развивается через мультидисципли-
нарные программы и консорциумы.
Украинская наука до 2003 года не имела соб-
ственной полномасштабной программы развития этой
области высоких технологий, поэтому основной це-
лью соответствующей программы стало достижение
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
135
Украиной мирового уровня в одной из наиболее пер-
спективных высокотехнологических областей, учас-
тие в глобальных экономических и технологических
процессах и решение важных социальных, экологи-
ческих проблем.
Концептуально программа предусматривает объ-
единение научных коллективов в пределах приоритет-
ных направлений для создания: нанокомпозитов, нано-
керамик и нанокластеров для энергетики; нанобиотех-
нологий для здравоохранения и окружающей среды;
новых материалов для лазеров, систем сохранения ин-
формации и т.п.; защитных покрытий на основе нано-
композитов и нанокерамик для авиационной и косми-
ческой техники; эффективних поколений катализаторов.
Концепция программы предусматривает также:
анализ, моделирование и оптимизацию технологичес-
ких процессов получения наносистем; эксперимен-
тальные работы по поиску новых физических эффек-
тов, перспективных для создания приборов нового
поколения; развитие новых теоретических подходов к
описанию физических явлений в наноразмерных
структурах, которые влияют на работу наноприборов
при их сверхвысокой интеграции; теоретические и
экспериментальные исследования электрических, маг-
нитных, оптических и других характеристик в нано-
размерных структурах металл-металл, металл-диэлек-
трик, металл-полупроводник; развитие новых физи-
ческих методов для изучения наноструктур с исполь-
зованием туннельной и атомно-силовой микроскопии,
спектральных методов; постоянный мониторинг ми-
ровых достижений, публикаций, создание и развитие
базы данных достижений в области наносистем, на-
ноструктурных материалов и нанотехнологий; публи-
кацию результатов выполнения программы в виде от-
четов, периодических изданий и т.п., как печатных,
так и в сети Internet; информационное сопровожде-
ние симпозиумов, конференций, семинаров и т.п.,
которые проходят в рамках программы и по сопре-
дельной тематике; создание и методическое обеспе-
чение отдельных учебных курсов по наносистемам,
наноструктурным материалам и нанотехнологиям для
существующих специальностей высших учебных за-
ведений Украины, формирование электронных учеб-
ников [27; 28].
В качестве ожидаемых результатов предпола-
гаются следующие.
1. Фундаментальные работы расширят физичес-
кое представление о природе образования атомных
кластеров, фрактальных агрегатов, наносистем, само-
организацию их структуры на разных уровнях, дадут
новую информацию о специфике физических явле-
ний и квантоворазмерных эффектов в нанообъектах и
разнообразных наноструктурах.
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2. Установление закономерностей влияния хими-
ческого состава, внешних факторов, технологичес-
ких параметров, методов и режимов получения дадут
возможность создать физико-химические основы на-
правленного синтеза новых классов материалов и
новейших наукоемких технологий.
3. Развитие комплексных междисциплинарных
структурных и физических свойств, изучение функ-
циональной связи «химический состав — технология
— свойства» нанообъектов и наноструктур даст воз-
можность расширить области практического приме-
нения кластерных и наноструктурных материалов в
разных областях. Технико-экономические характери-
стики научно-технической и нанодиагностической
базы, которую планируется разработать, будут отве-
чать мировому уровню.
Программа будет важным фактором создания в
Украине информационного общества и конкурентос-
пособной нанотехнологии. Важным результатом вы-
полнения Программы должны стать поддержка и со-
хранение имеющегося научно-технического потенци-
ала, привлечение молодых специалистов, создание
системы подготовки и переподготовки кадров, а так-
же обеспечение эволюционности в развитии этого
чрезвычайно перспективного направления в Украи-
не. Структура комплексной программы фундаменталь-
ных исследований НАН Украины «Наноструктурные
системы, наноматериалы и нанотехнологии» приведена
нами в табл. 2.
Украинские компании, работающие в области
нанотехнологий, местных рыночных игроков не бес-
покоят, поскольку работают преимущественно на эк-
спорт. Сверхъемкие электронные схемы, новые виды
материалов и топлива, лекарства, косметика — по
всем этим направлениям сейчас идет работа в Украи-
не. Эти же направления останутся перспективными на
ближайшие 10—15 лет. Как правило, украинские на-
нокомпании — это предприятия при университетах и
НИИ, основателями которых зачастую являются уче-
ные, овладевающие новейшими технологиями на ком-
мерческих началах. Так, например, Донецкий физи-
ко-технический институт им. Галкина продвигает на
рынок нанопорошки — использование этих материа-
лов при производстве керамики, по информации раз-
работчиков, увеличивает срок эксплуатации изделий
вдесятеро. Ноу-хау ученых сегодня уже используется
на некоторых шахтах Донбасса. Отечественный НТЦ
«Нанотехнология» разрабатывает покрытия и матери-
алы с уникальными физическими и химическими
свойствами, которые обеспечивают высокие показа-
тели износоустойчивости.
В мире нанотехнологий существует свое направ-
ление business to business — производство приборов
136
Економічний вісник Донбасу
Таблица 2
Структура Программы
Основные задачи Головная организация
1. Нанофизика и наноэлектроника Институт физики НАНУ
2. Технология многофункциональных наноматериалов Институт проблем материаловедения
им. И. М. Францевича НАНУ
3. Электронное, атомное строение и свойства нано-
структурных материалов
Институт металофизики
им. Г. В. Курдюмова НАНУ
4. Бионаноматериали: синтез и свойства Институт металофизики
им. Г. В. Курдюмова НАНУ
5. Диагностика наносистем Технический центр НАНУ
6. Атомно-молекулярная архитектура наноструктур Институт физической химии
им. Л. В. Писаржевского НАНУ
7. Физика полупроводниковых наноструктур Институт физики полупроводников
им. В. Е. Лашкарева НАНУ
8. Физико-химия поверхностных явлений Институт химии поверхности НАНУ
9. Синтез и формирование наноструктур Институт общей и неорганической химии
им. В. И. Вернадского НАНУ
10. Коллоидные нанорозмерные системы Институт биоколлоидной химии
им. Ф. Д. Овчаренко НАНУ
11. Тонкопленочные нанотехнологии соединения неорга-
нических материалов
Институт электросварки
им. Е. О. Патона НАНУ
12. Физика и технология наноматериалов в экстремаль-
ных условиях
Донецкий физико-технический институт
им. А. А. Галкина
13. Информационное обеспечение работ по проблеме
«Наносистемы, наноматериалы и нанотехнологии» Технический центр НАНУ
для работы с микрочастицами. В этой области укра-
инские компании также достигли определенных успе-
хов. Так, киевское малое научно-производственное
предприятие «Лилея» экспортирует в США роботов,
которых используют корпорации, специализирующи-
еся на клонировании, работе со стволовыми клетка-
ми (технологии омоложения кожи и т. д.). В совет-
ское время оно работало на оборонку — разрабаты-
вало системы прицеливания для ракет. Те принципы и
разработки, которые были уже тогда, пригодны для
использования и в других сферах. Фирма начала про-
изводить приборы для формирования движения и уп-
равления им в микро- и нанопространстве.
«Догнать клетку, деликатно подойти к ней, за-
фиксировать ее — это не менее сложный комплекс
работ, чем стыковка космических кораблей. Для всех
этих операций необходимо оборудование, производ-
ством которого и занимается наше предприятие. На
внутреннем рынке мы продвигаем пьезоэлектричес-
кие моторы. Одна из наших последних разработок —
клапан на базе наномотора. Это высокоточный при-
бор, работающий со скоростью электронной схемы
— недавно мы представили его на выставке, в кото-
рой принимали участие представители НАТО», — счи-
тает директор предприятия «Лилея» [28].
В отличие от своих западных коллег украинские
компании существуют преимущественно за рамками
национальной программы развития нанотехнологий.
Министерство науки и образования старается держать-
ся в русле новомодных тенденций и имеет соответ-
ствующую программу, однако отечественные наноком-
пании существуют в основном вне нее и не получают
государственного финансирования. Некоторые экс-
перты объясняют этот феномен так: «Некоторые дель-
цы, умеющие лихо отхватывать куски от Академии
наук, в 90-х годах вывезли за границу немало перс-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
137
пективных разработок наших ученых и рассчитались
за это обещаниями и воздушными замками. Эти люди
сейчас создают нанотехнологические фирмы в Изра-
иле и на Кипре. Теперь из-за них наши изобретатели
остерегаются инвесторов» [28].
Оптимистический сценарий развития нанотехно-
логий в Украине заключается в создании действен-
ной программы и участии в ней всех инновационных
компаний. В России также довольно долго шли к та-
кому решению, и в конце концов приняли в марте это-
го года программу создания технической базы для на-
ноиндустрии. Украина еще не потеряла свои шансы
— в будущем любая отраслевая программа тем или
иным образом будет нуждаться во внедрении нано-
технологий, ведь большинство разработок такого рода
уже сегодня имеют двух- и трехуровневое примене-
ние в экономике. Скоро рынок нанотехнологий будет
разделен по принципу «кто не успел, тот опоздал».
Россияне сейчас делают успехи в производстве атом-
ного компьютера, который будет собираться на уров-
не кластеров — соединений атомов и молекул. Никто
не сможет догнать РФ в этой области — проще при-
обрести это ноу-хау, чем начинать разработки с нуля и
тратить на это огромные средства. У Украины пока
есть определенные конкурентные преимущества в об-
ласти наномеханотроники — создании приборов для
работы в микропространстве.
Пессимистический вариант — неуклюжее воп-
лощение программы нанотехнологий обернется про-
цессом утечки разработок и научных кадров за гра-
ницу. В Украине не появится наноиндустрия, а вне-
дрение новейших продуктов будет происходить при
посредничестве иностранных компаний. На рынке
останется несколько экспорториентированных укра-
инских нанокомпаний.
Реальность будущего
В ближайшие пять лет нанотехнологии приходят
в промышленное производство. В индустрии исполь-
зуются смазки, снижающие трение, ремонтно-восста-
новительные составы и нанопокрытия для режущего
инструмента. Нанодобавки, улучшающие качества
строительных материалов, широко применяются в
строительстве. Становятся всё более доступными но-
вые топливные элементы, гибкие цветные дисплеи,
очень быстрая и емкая электроника, нанотехнологи-
ческие лекарства и косметика. Большую популярность
приобретают солнечные батареи.
В ближайшие десять лет гибкие тонкие дисплеи
и солнечные батареи станут общедоступными. Техно-
логии безопасного хранения водорода дали возмож-
ность создать автомобили, работающие на водород-
ных топливных элементах. Используются более лег-
кие и прочные конструктивные материалы, что изме-
нило технологии строительства и архитектуру.
Новым поколением электроники стала электро-
ника на основе углерода. Сенсор, реле, светодиод или
датчик стали размером с пылинку. Там, где раньше
был нужен толстый медный провод или оптоволокон-
ный кабель, стали обходиться тоненькой полоской спе-
циального лака. Применения такой электроники:мини-
датчики для учета жидких и сыпучих грузов, газа и
горячей воды с точностью до грамма. Или недорогие
преобразователи давления ветра и морского прилива
в электрический ток. А новая электроника + легкие и
прочные новые конструктивные материалы = огром-
ное разнообразие летательных аппаратов для разных
нужд: от крошечных, размером с муху или комара,
до гигантских.
То, что сейчас скучно называется «новым клас-
сом абсорбционных и фильтрующих материалов», ста-
нет основой для устройств фильтрования или опрес-
нения воды, а в сочетании с углеродной электроникой
эти материалы дадут массу приборов и приспособ-
лений для жизни под водой. Углеродная электроника
и новые конструктивные материалы будут с каждым
запуском удешевлять полеты в космос. Со временем
околоземная орбита станет зоной очень активной жиз-
ни, зоной развлечений и промышленных лабораторий.
Неузнаваемо изменятся и многие бытовые пред-
меты. «Хорошие вещи недорого!» — вот что станет
девизом многих нанотехнологических бытовых ком-
паний. Качественная кухонная посуда, звуковопроиз-
водящая аппаратура экстра-класса или практически
вечная батарейка или лампочка станут доступны каж-
дому. Тяжело сказать, как изменится медицина, ви-
заж, косметология, дизайн, можно только сказать, что
они выйдут на качественно новый уровень.
Применение нанотехнологий сделает мир цвет-
ным. Дешевые и микроскопические светодиоды и
лазеры, дешевый светопровод, масса наномодифици-
рованного пластика, нанотехнологические краски
стойких цветов, выполняющие разные функции (цвет-
ной асфальт, контролирующий скорость движения,
цветные стены, впитывающие и перерабатывающие
ядовитые выхлопы), электронные движущиеся кар-
тинки везде — от оберток чипсов до небоскребов —
не оставят в большом городе будущего ни единого
серого уголка. Можно определенно сказать, что мир
будущего будет разноцветным, очень насыщенным
информацией и жизнью — жизнью и в воздухе, и в
море, и в космосе.
Во все времена находятся горе-эксперты, кото-
рые с цифрами и графиками убедительно доказыва-
ют, что мир погибнет под грузом неразрешимых про-
блем. И всегда они ошибаются. Мы живы, потому что
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
138
Економічний вісник Донбасу
всегда прогресс опровергает их выкладки. И в этот
раз мир не погибнет, а перейдет на следующий техно-
логический уровень, где современные проблемы по-
тенциально решаемы. Нанотехнология не станет апо-
калипсисом или решением абсолютно всех проблем.
Но в этом мире со временем будут решены многие
современные проблемы, в том числе проблема дос-
тупного жилья, проблема пищи, проблема доступа к
информации, проблема чистой воды, а наш мир будет
казаться жителям будущего серым и скучным.
Создавайте мир будущего вместе с нами. Воз-
можно, волна развития нанотехнологий даст возмож-
ности для самореализации именно Вам. Как именно?
Проникновение технологии на микроуровень, где ока-
залось удобно обрабатывать, хранить и передавать
информацию, создало современную индустрию ком-
пьютеров и компьютерных сетей. В этой индустрии
востребованы люди из любой отрасли, имеющие на-
выки обработки информации. Проникновение техно-
логии на наноуровень изменит повседневные вещи.
Для создания новых вещей потребуется знание жизни
и людей, фантазия, чувство юмора, нестандартное
мышление, чувство пространства, художественный
вкус для разных световых и цветовых решений.
Возможно, нанотехнологии — это именно ваша
волна. Кто хочет добиться всего своим трудом и умом,
имеет для этого в начале волны все возможности. Ведь
само Время работает на него. Также на нанотехноло-
гии следует обратить внимание людям, умеющим ри-
совать, писать рассказы, снимать фильмы. Проник-
новение жизни в космос создало жанр космической
фантастики, фильмов и книг о космосе. Искусство
компьютерной эры создало фильмы и книги о сосу-
ществовании человека и компьютера. Сейчас эти жан-
ры уже захламлены штампами и превратились в «вы-
топтанное поле». Тот, кто выберет темой творчества
нанотехнологии, имеет больше возможностей для са-
мореализации, а лучшие первые авторы станут клас-
сиками новых стилей, как это случилось с некоторы-
ми первыми киберпанковскими и космическими ав-
торами. Объект нанотехнологии — измельченные до
наноразмеров металлы, новые соединения углерода,
выращенные в специфических условиях пластмассы.
В разных сочетаниях эти материалы и уже изве-
стные нам материалы дают вещества с новыми, зап-
рограммированными человеком свойствами. Как то
— негорючая, или непромокаемая бумага, пластик,
что светится в темноте, проводящий ток пластик с
фотоэффектом на уровне современных солнечных
батарей, смазки, понижающие трение на 30—50%, на-
номодифицированный электролит для элементов пи-
тания, что держит заряд в десятки раз дольше обыч-
ного электролита и множество других разработок.
Все эти продукты производятся специализиро-
ванными фирмами и пока стоят очень дорого. Но, как
и в случае с продуктами компьютерной отрасли, мас-
совое производство даст резкое снижение цены. Сре-
ди продуктов ближайшего будущего стоит отметить
батареи от Altair Nano, гибкие солнечные батареи от
Nanosolar, электронную бумагу от компании E-ink,
углеродную электронику разных фирм. Батареи Altair
Nano, в три раза мощнее современных литиево-ион-
ных батерей, работающие при температурах до 240
градусов Цельсия и имеющие время зарядки в 1 ми-
нуту, выдерживают 10000—15000 циклов перезаряд-
ки. Компания Nanosolar, получившая 100 миллионов
долларов инвестиций от известной компании Google,
сейчас изготавливает солнечные батареи методом на-
несения пленки наночастиц с фотоэлектрическим эф-
фектом на гибкую основу. E-ink представила публике
гибкий нанотехнологический дисплей с разрешением
компьютерного монитора (800х600 точек), и толщи-
ной 1,25 мм. Сейчас эти дисплеи используются в не-
которых передовых продуктах фирм Epson, Motorola,
Sony. Разрабатываемая рядом фирм углеродная элек-
троника на основе таких новых соединений углерода,
как графен, фуллерены и нанотрубки, будет в десятки
и сотни раз компактнее и экономичнее современной
кремниевой электроники.
Новые высокоемкие топливные элементы, элек-
тронная бумага, высокоёмкие электронные схемы (в
том числе светодиоды, датчики, сенсоры), проводни-
ки и среды передачи данных нового класса, безопас-
ное хранение водорода в наноматериалах, новые уг-
леродные конструктивные материалы и модифициро-
ванные наночастицами пластмассы, краски, лаки,
смазки, покрытия, восстановительные составы, лекар-
ства и косметика нового поколения — разработки по
всем этим направлениям ведутся и в Украине. Будет
обидно, если повторится ситуация с кибернетикой —
открытия и исследования украинских ученых-кибер-
нетиков не пригодились на Родине. Следствием этого
является то, что мы пользуемся только иностранными
разработками в области компьютеров и передачи дан-
ных. Но даже в самом худшем случае, даже если мы
будем пользоваться исключительно иностранными
наноразработками, продукты нанотехнологий через
некоторое время станут реальностью жизни миллионов
жителей Украины. Реальностью жизни в современ-
ной Украине стали миллионы мощных ПК, развитые
интернет-коммуникации, сотовая связь практически у
каждого гражданина — что было непросто предста-
вить 10—15 лет назад. Поражающие воображение се-
годняшние наноразработки через 10—15 лет будут ка-
заться такими же жалкими и наивными, как модемы,
компьютеры и телефоны начала 90-х годов.
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
139
Возможные фантастические перспективы
Обесточивание офиса или помещения хотя бы на
час отбрасывает человека более чем на век назад —
без привычных ампер и киловатт как без рук. Да и в
отсутствие компьютера и мобильного тоже, кажется,
уже мало чего можно сделать. В дальнейшем зависи-
мость от благ цивилизации будет возрастать. Недаром
современная наука экспериментирует с атомами и
молекулами, комбинирует их в невиданные доселе
соединения, создает благодаря этому новейшие мате-
риалы и механизмы. Данное направление деятельнос-
ти, получившее название «нанотехнология», позволит
наделить интеллектом предметы, являющиеся сейчас
привычными элементами быта.
Работы ученых в области нанотехнологий поро-
дили массу околонаучных и просто фантастических
сценариев далекого и не такого уж далекого будуще-
го. Все это создает ореол нереальности и фантастич-
ности. Однако по этому направлению уже не один год
работают ведущие научные учреждения в различных
странах, а плоды их исследований пожинают как круп-
нейшие мировые корпорации, так и средний и малый
бизнес.
Люди станут носить одежду, меняющую цвет,
обмениваться визитками с нанесенной на них видео-
рекламой, передавать свои эмоции с помощью имп-
лантатов, отображающих настроение. Будут пить кофе
из чашечек, оснащенных индикаторами температуры.
Женщины станут любоваться собой в компьютеризи-
рованных зеркалах, корректирующих изображение до
идеального, а на ногтях у них будет маникюр с за-
программированным цветом и узорами.
В магазинах появятся неутомимые виртуальные
продавцы. В городах памятники не будут молчаливы-
ми скульптурами, а станут рассказывать об истори-
ческих событиях. Практическое применение нанотех-
нологий имеет не только декоративный характер. Ра-
бота на молекулярном и атомном уровнях позволяет
создавать сверхъемкие электронные схемы, новые,
наделенные более высокими потребительскими каче-
ствами материалы (пластмассы, смазочные масла,
лаки и краски), синтезировать новые виды топлива,
вырабатывать эффективные вакцины.
Нанотехнологии внедряются уже сегодня. Если
в 2004 г. в эту отрасль в мире инвестировано $8,6
млрд, то к 2015 г. эта сумма, по оценке американской
компании Lux Research, достигнет $1 трлн. Сейчас в
мире существует около 16 тыс. нанокомпаний, а к 2015
году, по прогнозу Национальной научной организа-
ции США (NSF), предприятия, которые будут работать
в этой высокотехнологической сфере, создадут от 800
тыс. до 2 млн новых рабочих мест.
На новые разработки возлагают надежды по пре-
одолению новых и пока что неизлечимых болезней
— смоделированные на молекулярном уровне лекар-
ства станут более эффективными, около 50% медика-
ментов к 2010 году, по оценкам Lux Research, будут
производить с помощью нанотехнологий. Глобальные
экологические проблемы тоже можно решить с по-
мощью наночастиц: так, немецкие ученые из универ-
ситета Ульма разработали микроэлементы, которые,
по их расчетам, смогут задерживать хлорофторугле-
роды — вредные частицы, разрушающие озоновый
слой.
«Если еще 3 года назад многие технологии с
приставкой нано- только переходили из лабораторий
в область малого бизнеса, то сегодня этот сегмент
рынка значительно вырос, — считает д.т.н. Андрей
Рагуля, заместитель директора Института проблем ма-
териаловедения НАН Украины. — А к 2015 году ком-
пании, которые занимаются прогнозами развития про-
мышленности, ожидают расширения сегмента рынка
нанотехнологий приблизительно до $1 трлн» (рис. 4)
[26].
Если представить в общем виде прогнозируемые
на XXI в. перспективы развития нанотехнологий, то в
отдельных областях они выглядят следующим обра-
зом [6]. В промышленности на смену традиционным
методам производства придет сборка молекулярны-
ми роботами предметов потребления непосредствен-
но из атомов и молекул, вплоть до персональных син-
тезаторов и копирующих устройств, позволяющих
изготовить любой предмет. Первые результаты могут
быть получены уже в начале XXI в.
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
Рис. 4. Оценка роста инвестиций в нанотехнологии
140
Економічний вісник Донбасу
Поскольку в ближайшем будущем произойдет
постепенная замена традиционных методов производ-
ства на более прогрессивный вид сборки молеку-
лярными роботами предметов потребления непосред-
ственно из атомов и молекул, вплоть до персональ-
ных синтезаторов и копирующих устройств, позво-
ляющих изготовить любой предмет, то появится воз-
можность создания твердых тел и поверхностей с
измененной молекулярной структурой, что на прак-
тике даст сверхпрочные металлы, ткани и пластмас-
сы. Здесь уже можно всерьез вспомнить о самовос-
станавливающихся материалах, разговоры о которых
до сегодняшнего момента велись лишь в фантасти-
ческих романах.
Такой материал больше не будет нуждаться в
ремонте, умные нанороботы, живущие в нем, сами
распознают «поломку» и тут же приступят к исправ-
лению дефекта. Кстати, некое подобие данных
свойств уже реализовано в виде глазастой куклы —
Baby Bright Eyes, которая была представлена в сере-
дине февраля 2003 года на международной ярмарке
игрушек в Нью-Йорке (American International Toy
Fair) компанией Playmates Toys. Глазами данной осо-
бы управляют наномускулы. По словам очевидцев,
кукла Baby Bright Eyes («Ясные глаза») очень реа-
листично этими своими глазами двигает: открывает,
закрывает, провожает взглядом и так далее. К при-
меру, когда ребенок подносит бутылку ко рту куклы,
большие-пребольшие выразительные глаза останав-
ливаются на поданном предмете. Бэби издает буль-
кающие звуки, делая вид, что пьет. Playmates Toys
воспользовались тем, что сплав никеля и титана об-
ладает так называемой «памятью формы», «эффек-
том памяти», или же «эффектом памяти формы», —
это физическое явление, при котором пластически
деформированный металл восстанавливает свою пер-
воначальную форму. Работает это так: для начала де-
таль из сплава деформируют, то есть меняют ее фор-
му, но хитрость в том, что первоначальную-то она
помнит! К ней деталь и возвращается под воздей-
ствием несильного электрического сигнала. В обес-
точенном состоянии деформируется обратно. Вот и
получается движение туда-сюда. Причем хватка у на-
номускулов неслабая: один грамм способен взять вес
в 140 граммов. Увеличение «мускула» в размере с
50 до 150 мм по расчетам приведет к увеличению
грузоподъемности в 9 раз [7; 8].
В сельском хозяйстве осуществится замена «ес-
тественных машин» для производства пищи (расте-
ний и животных) их искусственными аналогами —
комплексами из молекулярных роботов. Они будут
воспроизводить те же химические процессы, что про-
исходят в живом организме, однако более коротким и
эффективным путем. Например, из цепочки «почва —
углекислый газ — фотосинтез — трава — корова —
молоко» удалят все лишние звенья, т.е. останется «по-
чва — углекислый газ — молоко (творог, масло, мясо
и т.д.)». Подобное «сельское хозяйство» не будет за-
висеть от погодных условий и нуждаться в тяжелом
физическом труде, а его производительность позво-
лит навсегда решить продовольственную проблему.
По разным оценкам, первые такие комплексы могут
быть созданы в середине XXI в.
Для того чтобы наноеда стала реальностью, ин-
весторы уже израсходовали $3 млрд, а к 2010 году в
этот проект должны вложить до $20 млрд. Речь идет
уже не о генетически модифицированных продуктах.
Сегодня нанокомпании готовы предложить пищевой
промышленности роботов, которые будут осуществ-
лять тотальный мониторинг продуктов на всех этапах
их изготовления — такое оборудование позволит оп-
ределять и изымать вредные элементы из товаров до
момента их попадания на полки супермаркетов. Пер-
спектива серийного производство таких устройств —
ближайшие 3—4 года. Следующим этапом внедре-
ния нанотехнологий на пищевых предприятиях может
быть производство продуктов, конечный формат ко-
торых станет определять сам потребитель. Например,
можно будет приобрести сок и самостоятельно отре-
гулировать его вкусовые качества (цвет, аромат и т.
д.) путем манипуляции наночастицами, которые он
может скомпоновать в нужную комбинацию. К счас-
тью, эта технология пока что остается фантастикой.
В кибернетике в первой половине XXI в. про-
изойдет переход от планарных структур к объемным
микросхемам, размеры активных элементов умень-
шатся до размеров молекул. Рабочие частоты ком-
пьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат
распространение схемные решения на нейроноподоб-
ных элементах. Появится быстродействующая дол-
говременная память на белковых молекулах, емкость
которой будет измеряться терабайтами. Станет воз-
можным «переселение» человеческого интеллекта в
компьютер. Прогнозируемый срок реализации: пер-
вая — вторая четверть XXI века. Для наглядности
можно пояснить, что уже созданы нанотранзисторы,
размер которых не превышает 6 нанометров, они
получены из фуллерена (молекула на основе угле-
рода С60). И как замечает руководитель группы ис-
следователей профессор Прабхакар Бандару (штат
Калифорния): «Мы думаем, это открытие показыва-
ет, что нанотехнологии — это не только создание
каких-то маленьких штучек, ибо мы можем синте-
зировать функциональность в наномасштабе. А по-
сему такие три элемента транзистора, как база, эмит-
тер, коллектор, отпадают за ненадобностью, и нам не
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
141
нужно мучиться, делать их по отдельности, а потом
еще и собирать их» [4, с. 12].
Здесь же получает распространение еще одна
технология будущего — это NRAM (Nanotube-based
или Nonvolatile RAM), в которой для хранения инфор-
мации используются прямые углеродные нанотрубки
(University of Illinois at Urbana-Champaign: DNA-
wrapped carbon nanotubes serve as sensors in living
cells). Именно такой вид памяти позволяет замахнуть-
ся на террабайтовые величины, более того — он бо-
лее быстр и долговечен. Кстати, то же касается и ра-
бочих частот компьютеров — они в связи с уже су-
ществующими наработками будут террагерцовыми. Ну
и заканчивая тему с нанотрубками, стоит сказать, что
их превозносят как чудо-материал, они, например,
способны в свернутом в кольца положении (их струк-
тура тогда напоминает рулон сетки-рабицы) быть проч-
нее стали, лучше металла проводить электрический
ток и даже пропускать свет. В 1997—1998 годах им
нашлось практическое применение в виде сверхчув-
ствительных весов, на которых можно взвешивать
вирусы, и вообще, они способны благодаря своим
необычным свойствам революционизировать вычис-
лительную технику, текстильную промышленность и
другие сферы производства.
Освоению космоса «обычным» порядком, по-
видимому, будет предшествовать освоение его нано-
роботами. Огромную армию роботов-молекул выпу-
стят в околоземное космическое пространство, и она
подготовит его для заселения людьми (т.е. сделает
пригодными для обитания Луну, астероиды, ближай-
шие планеты), а также соорудит из «подручных мате-
риалов» (метеоритов, комет) космические станции.
Это будет намного дешевле и безопаснее существую-
щих ныне методов.
В сфере экологии в середине XXI в. полностью
устранится вредное влияние деятельности человека на
окружающую среду, во-первых, за счет насыщения
экосферы молекулярными роботами-санитарами, пре-
вращающими отходы этой деятельности в исходное
сырье, во-вторых, в результате перевода промышлен-
ности и сельского хозяйства на безотходные нанотех-
нологические методы.
Более консервативно к этим идеям относятся
медики. Это связано с необходимостью предусматри-
вать все возможные риски для здоровья в результате
их применения. Как и любые новые препараты или
методы лечения, медицинские нанотехнологии также
должны пройти длительную клиническую проверку
перед тем, как они получат широкое применение. Тем
не менее разработки в этой области ведутся, и медики
надеются, что они позволят найти решение многих
нерешенных на сегодняшний день вопросов.
В частности, предполагается, что это поможет
бороться с раковыми заболеваниями. Например, ме-
тодика лечения опухолей, разработанная международ-
ной компанией pSivida, позволяет доставлять микро-
скопические дозы радиоактивного вещества непо-
средственно к раковым клеткам. Таким образом, дозы
облучения получают только больные клетки, а здоро-
вые участки ткани при этом не страдают. Основой
данной методики, которая получила название BrachуSil,
является наноматериал BioSilicon — пористый крем-
ний, из которого формируются микроскопические
капсулы, содержащие тот или иной препарат.
В последние годы ученые также ведут несколько
амбициозных проектов по созданию искусственной
сетчатки, которая поможет вернуть зрение полностью
слепым людям. Опытные образцы устройства уже
были имплантированы нескольким добровольцам.
Качество картинки, которую позволяет видеть новая
технология, пока еще сильно уступает настоящему
глазу. Но для незрячего человека даже это является
существенным улучшением. По некоторым прогно-
зам, «искусственная сетчатка» может войти в клини-
ческую практику уже с 2007 года [26].
Cпециалисты в области нанотехнологий рисуют
еще более невероятные перспективы. Одна из них —
создание искусственной крови (васкулоида). Систе-
ма из 500 триллионов крошечных устройств выпол-
няет функции крови. Подобную идею можно было бы
посчитать чистой фантазией, если бы ее авторами не
были Роберт Фрайтас — один из крупнейших миро-
вых авторитетов наномедицины — и Крис Феникс,
некогда студент одного из пионеров нанотехнологий
Эрика Дрекслера. Авторы идеи считают, что она мо-
жет быть внедрена на протяжении 40—50 лет. Пред-
полагается, что использование «нанокрови» позволит
эффективно бороться с микроорганизмами, полнос-
тью побороть болезни сосудов (такие как атероскле-
роз), а также кардинально повысить эффективность
газообмена в крови и т.д.
Таким образом, в медицине в первой половине
XXI в. будут созданы молекулярные роботы-врачи,
«живущие» внутри человеческого организма и пре-
дотвращающие или устраняющие возникающие по-
вреждения (включая генетические). Создание новых
химических веществ уже не станет проблемой, так
как все соединения будут происходить без химичес-
ких реакций, поэтому нанотехнология даст массу но-
вых лекарств, которые врачи будут сами «настраивать»
под пациента, исходя из его болезни. Но потом по-
добные лекарства уже и не понадобятся, так как эпо-
ха наномедицины сделает возможным человеческое
бессмертие. Звучит нереально? Возможно. Но пора
уже смириться с подобным стечением обстоятельств.
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
142
Економічний вісник Донбасу
Прогнозируемый срок реализации: третья—четвертая
четверти XXI века.
В области геронтологии считается достижимым
во второй половине XXI в. бессмертие людей за счет
внедрения в организм молекулярных роботов, предот-
вращающих старение клеток, а также за счет пере-
стройки и «облагораживания» тканей человеческого
организма. Произойдет оживление и излечение тех
безнадежно больных людей, которые были заморожены
в свое время методами крионики.
В биологии в середине XXI в. станет возмож-
ным «внедрение» в живой организм на уровне ато-
мов, что приведет к различным последствиям — от
«восстановления» вымерших видов до создания но-
вых типов живых существ, биороботов.
Наконец, за счет внедрения логических наноэле-
ментов во все атрибуты окружающей среды во вто-
рой половине XXI в. она станет «разумной» и ком-
фортной для человека.
Одной из первых сфер применения результатов
нанотехнологий стала электроника. Благодаря им орг-
техника, средства связи и различные приборы в пос-
ледние годы претерпели значительную миниатюриза-
цию, причем их технические возможности многократ-
но возросли. По мнению экспертов, предел уменьше-
ния электронных устройств пока не достигнут, следо-
вательно, тенденция сохранится.
Здесь же, конечно, можно еще рассказать о мо-
бильных телефонах, в которых в течение последую-
щих трех-четырех лет появится «жидкий глаз», спо-
собный определять малейшее движение настроения
живого человека с последующим советом сменить
тему разговора, также он будет распознавать феромо-
ны хозяина — это против несанкционированного дос-
тупа и т. д.; о шинах, в которых наночастицы увели-
чивают адгезивные свойства резины, увеличивая их
гибкость и уменьшая износ; о водонепроницаемой
бумаге, о диагностических машинах с применением
различных наносенсоров, или так называемых кван-
товых точек, способных быстро и надежно выявлять
в продуктах мельчайшие химические загрязнения или
опасные биологические агенты; о тончайшей (10 мик-
ронов) полимерной пленке с рисунком, который ме-
няет свою форму или цвет в зависимости от содержа-
ния сахара в крови или от воздействия продуктов об-
мена веществ, типичных для той или иной болезни,
которая может существенно упростить диагностику
заболеваний или самостоятельный контроль больных
за своим состоянием; о создании сверхтонкого опти-
ческого волокна; об уже созданном специалистами
из компании Easton нановелосипеде, отличающемся
необыкновенной прочностью и легкостью; о нанотех-
нологическом ВПК (военно-промышленный комп-
лекс), посредством которого уродливые серые зда-
ния военных заводов уйдут в прошлое, уступив мес-
то дешевому и быстрому молекулярному производ-
ству нанооружия. Небольшие фабрики вырастут, как
сорняки: вместо одной уничтоженной тут же появит-
ся новая, вдобавок ко всему это будет оружие, спо-
собное к самовосстановлению и самовоспроизвод-
ству: 1 кг будет производить такой же 1 кг, скажем, за
1 час. Все это, конечно, безумно интересно!!! Но... на
все нет времени... Посему в завершение остановимся
лишь на одной из самых глобальных тем сегодняш-
него дня, теме, которая провоцирует различные ин-
тервенции «сильных» мира сего по отношению к «сла-
бым», а именно топливно-энергетической независи-
мости от кого бы то ни было...
Как известно, не только наше государство, но и
мировая экономика напрямую зависит от энергоре-
сурсов, в первую очередь от нефти. Поэтому выше-
обозначенная эра нанотехнологий сегодня актуальна
как никогда, потому как именно она способна эту при-
чину для интервенций нейтрализовать, ибо с молеку-
лярной нанотехнологией эффективность сбора солнеч-
ной энергии вырастет настолько, что про нефть, газ и
уголь все забудут напрочь. Энергия Солнца в равной
степени доступна всем государствам на планете, и
трудно придумать, как одна страна перекроет другой
доступ к этому источнику. Следовательно, в будущем
на одну причину для войн станет меньше, и интерес
стран друг к другу в плане энергоресурсов сойдет на
нет. Естественно, здесь не станем распространяться
про нанофабрики, способные с помощью миниатюр-
ных ассемблеров (тех самых нанороботов) приводить
в движение линии сборки атомных масштабов, про-
изводя практически любой воображаемый продукт,
будь то машина, ковер, клубника или интересующая
нас нефть или природный газ. Всяческие природные
ископаемые останутся прерогативой или раритетом ма-
тушки-природы…
Очевидно, что нанотеории найдут самое широ-
кое применение и в военной сфере, как это чаще все-
го происходит с передовыми разработками. Уже сей-
час США разрабатывает армейскую форму с исполь-
зованием подобных технологий. С этим, военным,
аспектом связано большинство опасений. Однако до
того, как подобное случится, пройдет 20—30 лет. А
за это время развитые страны должны выработать как
систему законодательных актов, так и ряд техничес-
ких мероприятий.
Но, как всегда, есть и отрицательная сторона
прогресса. Не только потенциальное использование
нанотехнологий в военных целях вызывает опасение
некоторых ученых. Например, Эрик Дрекслер пред-
положил возможность глобальной катастрофы, выз-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
143
ванной нанороботами. Гипотетический сценарий
Дрекслера допускает, что микроустройства, которые
могут самостоятельно воспроизводить собственные
копии, начинают неконтролируемое размножение и
используют в качестве строительного материала лю-
бое находящееся рядом вещество. Эту проблему, свя-
занную с развитием нанотехнологий, Эрик Дрекс-
лер назвал «grey goo problem» — проблема «серой
бездны» или «серой слизи», в которой ассемблеры
реплицируют сами себя ad infinitum (до бесконеч-
ности), потребляя в качестве строительного матери-
ала все на своем пути, включая заводы, домашних
животных и людей! К чему это приведет — дога-
даться несложно: планета Земля, как минимум, пе-
рестанет существовать, причем это может случиться
буквально за 2 дня (в качестве комментария можно
отметить, что фатальность этого процесса резко схо-
дит на нет только лишь вследствие разговора с лю-
бым высококвалифицированным програмистом, ко-
торый может вам заметить, что, к примеру, с помо-
щью объемных датчиков можно отслеживать любые
количественные процессы любой целочисленной ве-
личины, и как только они будут превышать допусти-
мые нормы, активизировать процесс total terminated
контролируемой среды и т. д. и т. п.) [9; 10]. То есть
то, во что может превратиться Земля в результате та-
кого хода событий, получило с легкой руки Э. Дрек-
слера название «серая слизь». Именно так, по его
мнению, будет выглядеть вся поверхность планеты.
Однако сегодня большинство ученых считает мало-
вероятным сценарий «серой слизи».
Разработчики действительно говорят о том, что
в будущем создадут самореплицирующиеся наноро-
боты — теоретически это возможно. Необходимость
«размножающихся» микроскопических устройств
обусловлена тем, что это наиболее реальный способ
создания их в большом количестве, чтобы они могли
осуществлять те или иные производственные задачи
(не стоит забывать, что каждый такой робот состоит
из «считанного» количества атомов и манипулирует
отдельными микрочастицами).
Перспектива, нарисованная Эриком Дрекслером,
вдохновила многих фантастов — до определенной
меры отголосок этого учения получил воплощение в
культовом фильме «Матрица». Сам же Дрекслер два
года назад опроверг свою теорию «серой слизи». По
наблюдениям профессора, нанотехнологии пошли по
другому, более безопасному пути: потребность в со-
здании мелких роботов, способных передвигаться и
работать автономно, отсутствует, востребованы нано-
роботы, интегрированные в специальные системы,
контролируемые оператором ПК. Наноустройство-ма-
нипулятор соединяется с «руками» большого робота
(по типу конвейера) и, выведенное из рабочего поло-
жения, беспомощно, как «электрическая лампочка,
удаленная из патрона». Опровержение Дрекслером
своей теории несколько улучшило общественное мне-
ние в отношении нанотехнологий, однако в лагере
оппонентов молекулярных ноу-хау остались аргумен-
ты о возможности применения научных разработок со
злым умыслом. Примером тому могут служить ядер-
ное оружие и атомная энергетика. Злой гений, кото-
рый поставит перед собой цель превратить Землю в
«серую слизь», гипотетически все-таки остается в со-
стоянии осуществить подобное намерение.
Как предполагают исследователи, вероятная ток-
сичность простых фуллеренов С60 связана с тем, что
их поверхность способна производить супероксидные
анионы. Эти кислородные радикалы повреждают кле-
точные мембраны и приводят к гибели клеток (тоже,
насколько вы понимаете, вполне решаемая проблема).
Одно из главных преимуществ нанотехнологий состо-
ит в том, что в отличие от предшествующих техноло-
гий, когда исследования по причинению ими вреда
начинались уже после нескольких лет широкого ис-
пользования и наличия явных жертв, это первая тех-
нология, у которой подобные исследования начаты до
ее повсеместного внедрения.
Если же говорить о рынке нанотехнологий, то
можно сказать, что уже на сегодняшний день на про-
ведение исследований в этой области было потрачено
12 млрд долл. И если учитывать, какими семимиль-
ными шагами идет развитие данной отрасли, то не за
горами то время, когда вы не сможете найти на при-
лавках магазинов ни одного товара без приставки
«нано-».
Предложения и перспективы в Украине
Эксперты считают, что решение двух основных
проблем может помочь реализовать Украине ее по-
тенциал в области «нано-». Первая проблема, о кото-
рой уже шла речь, — отсутствие университетских про-
грамм по подготовке необходимых специалистов. Как
следствие, в Украине просто нет достаточного коли-
чества людей, готовых работать на рынке нанотехно-
логий. «Основная проблема у нас — это недостаток,
иногда отсутствие необходимого оборудования», —
формулирует вторую проблему академик А. Наумо-
вец, вице-президент НАН Украины. Стоимость такого
оборудования, по словам эксперта, измеряется в мил-
лионах долларов [26]. В самой научной среде разви-
тию нанотехнологий мешают излишняя инерционность
некоторых ученых и их приверженность старым тра-
дициям. Многие считают, что интерес к различным
«нано-» является сиюминутным увлечением. В Укра-
ине необходимо создать государственную мультидис-
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
144
Економічний вісник Донбасу
циплинарную программу «Нанонауки и нанотехноло-
гии». Для финансирования исследований в ее рамках
Украине необходимо тратить в ближайшие 5 лет не
менее $50 млн ежегодно. Кроме того, для полноцен-
ной реализации результатов нанотехнологических раз-
работок по этой программе «Нанонауки и нанотехно-
логий» следует определить в качестве стратегическо-
го приоритетного направления развития науки и тех-
ники страны и тесно увязать его с другими приорите-
тами развития общества в Украине — здравоохране-
нием, охраной окружающей среды, разработкой энер-
госберегающих технологий, вопросами государствен-
ной безопасности и др. Важно также договориться с
Европейским союзом и принять участие в 7 Рамоч-
ной Программе, в которой имеется большой раздел
по нанонаукам и нанотехнологиям.
Рынок современной нанотехнологической про-
дукции исчисляется сотнями миллионов долларов
ежегодно. Некоторые направления научных исследо-
ваний предполагают более интенсивное капиталовло-
жение (например, согласно экспертным оценкам, ми-
ровые инвестиции в разработку нанотехнологических
топливных элементов составляют 2 млрд долл. в год).
Подобные прогнозы позволяют говорить о мощном
инвестиционном потенциале отрасли, который будет
стимулом для инновационного витка в уже традици-
онных отраслях промышленности (в том числе раз-
работка нового программного обеспечения для кван-
товых компьютеров) и катализатором развития более
затратных сфер экономики (в частности здравоохра-
нения, образования, культуры) [14]. Очевидно, что
выставки нанотехнологий и материалов должны стать
более масштабными мероприятиями. Целесообразно
проведение нановыставок с привлечением большего
числа специалистов (экспонентов и посетителей) под
эгидой всех заинтересованных министерств и ве-
домств на большей площади с расширением темати-
ки экспозиции и круглых столов.
К сожалению, в нашей стране исследования в
области нанотехнологий и их практическое примене-
ние не получили должного развития. Одной из при-
чин этого является отсутствие четкой государствен-
ной политики в данной области и соответствующей
экономической и законодательной поддержки.
Украина до настоящего времени не имеет госу-
дарственной программы развития нанотехнологий,
создания различных направлений наноиндустрии.
Исследования в этой области проводятся отдельными
академическими институтами, вузами, входят в ряд
разделов отраслевых программ и, как правило, не
завершаются практическим внедрением результатов
полученных фундаментальных разработок. Растворе-
ние проблематики нанотехнологий в отдельных раз-
делах фундаментальных и отраслевых программ не
позволяет сформировать единую политику развития
нанотехнологий в стране. Отсутствие весомой госу-
дарственной поддержки фундаментальней науки и не-
совершенство законодательной базы поддержки на-
уки и высоких технологий тормозит привлечение вен-
чурного капитала и развитие технопарков и центров
трансфера технологий.
Большие экономические, научные и технологи-
ческие перспективы развития нанотехнологий как
гражданского, так и военного применения определя-
ют необходимость формирования единой государ-
ственной научно-технической политики в данной об-
ласти. В современных условиях государство должно
всемерно способствовать приоритетному развитию на-
учных исследований в области нанотехнологий, их ак-
тивному внедрению в производство. Дальнейшее про-
медление продолжит вытеснение Украины на обочи-
ну научно-техчического прогресса.
Необходимо разработать государственный стан-
дарт по нанообразованию, в частности следует скор-
ректировать учебный процесс и внести существенные
изменения в образовательные программы с целью
более глубокого изучения таких предметов, как нано-
энергетика, наносистемы и нанотехнологический ме-
неджмент [13; 15].
Интенсивное развитие отечественных исследова-
ний в области нанотехнологий и изучение зарубежно-
го опыта должны позволить реализовать в Украине
такие передовые направления науки и техники, как
информатика, микроэлектроника , микробиология,
ядерно-энергетические исследования, лазерная техни-
ка и др. Вместе с тем в стране еще не сформирован
целостный системный подход к решениям проблем
нанотехнологий.
Представляется целесообразным организовать
разработку и реализацию национальной комплексной
научно-технической программы по данной проблема-
тике на период до 2015 г., объединив усилия академи-
ческих институтов, заинтересованных промышленных
корпораций и соответствующих государственных ми-
нистерских структур.
Широкое практическое использование нанотехно-
логий является важнейшим стратегическим направле-
нием развития высокотехнологичных производств и ос-
воения на новой основе подходов к инновационному
преобразованию промышленности. Отсюда возникает
необходимость формирования единой государственной
информационной политики в данной области.
Авторы этой работы понимают, что тема нано-
технологий и продукции, получаемой на их основе,
является настолько емкой, что не может быть исчер-
пана в рамках одной статьи, но мы ставили главной
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
2007’1
145
целью привлечение внимания к ней на всех уровнях
научной и предпринимательской общественности.
Литература
1. Чумаченко Б., Лавров К. Нанотехнологии
— ключевой приоритет обозримого будущего // Про-
блемы теории и практики управления. — 2001. —
№ 5. — С. 71—75. 2. Feynman Richard. There’s Plenty
of Room at the Bottom. — N.Y., 1959. — Р. 43.
3. Drexler Eric. Engines of Creation. — N.Y., 1986.
4. Drexler E.K., Peterson C.H., Pergamit G.
Unbounding the future: The nanotechnology revolution.
— N.Y., 1993. — 215 p. 5. Lem St. Tajemnica
chicskiego pokоju. — Kracow, 1996. — 286 s. 6. Чу-
маченко Б.А., Власов Е.П., Лавров К.П. и др. Стра-
тегический менеджмент и международный бизнес. —
М.: Инфра-М, 2000. — 412 с. 7. Езепова В.Е. Нано-
технологии в создании нового продукта // Маркетинг в
России и за рубежом. — 2006. — № 5. — С. 9 — 13.
8. www.membrana.ru. 9. Интернет-журнал «Ком-
мерческая биотехнология» // http://www.cbio.ru.
10. www.nanotechweb.org: Nanolayers of silicon
conduct well if clean. 11. Blanc G. Sur les
nanotechnologies // Futunbles. — 2004. — № 293. —
P. 57—62. 12. Раткин Л. Мегаинвестиции в нанотех-
нологии // Инвестиции в России. — 2006. — № 1. —
С. 39—42. 13. Материалы VII Междунар. форума
«Высокие технологии XXI века». — М., 2006. —
С. 85—192. 14. Рыбалкина М. Нанотехнологии для
всех. Большое — в малом. — М., 2005. — С. 429.
htfp://ribalkina.narod.ru. 15. www.nanonewsnet.ru.
16. Флерова А. О государственном регулировании
инновационного развития в области наноматериалов
и нанотехнологий в России // Инвестиции в России.
— 2006. — № 8. — С. 41—47. 17. Рекомендации по
итогам круглого стола «Проблемы законодательного
регулирования и государственной политики по разви-
тию нанотехнологий в Российской Федерации». — М.:
Комитет Совета Федерации по науке, культуре, обра-
зованию, здравоохранению и экологии, 2005. — 36 с.
18. Корчак В. Ю. Техническое регулирование в об-
ласти нанотехнологий // Компетентность. — 2005. —
№ 7—8. — С. 11—15. 19. Основы политики Россий-
ской Федерации в области развития науки и техноло-
гий на период до 2010 года и дальнейшую перспекти-
ву. Утверждены Президентом России 30 марта 2002
года; Перечень критических технологий Российской
Федерации. 20. Федеральная целевая научно-техни-
ческая программа «Исследования и разработки по при-
оритетным направлениям развития науки и техники на
2002—2006 годы» // www.fcnfp.ru. 21. Концепция
развития в Российской Федерации работ в области на-
нотехнологий на период до 2010 года, одобренная Пра-
вительством Российской Федерации (18 ноября 2004 г.).
22. Программа развития в Российской Федерации ра-
бот в области нанотехнологий и наноматериалов до
2015 года. Проект. 23. Концепция федеральной це-
левой программы «Исследования и разработки по при-
оритетным направлениям развития научно-технологи-
ческого комплекса России на 2007—2012 годы».
Утверждена распоряжением Правительства Российс-
кой Федерации от 6 июля 2006 г. № 977-р. 24. Филип-
пов А. Ю., Флёрова А. Н., Брызгалов Ю. И., Кос-
тина Г. А. Государственный рубрикатор научно-тех-
нической информации как инструмент для анализа на-
учной, научно-технической и инновационной деятель-
ности по приоритетным направлениям развития науки,
технологий и техники Российской Федерации // Кон-
курс. — 2005. — № 1. — С. 37—39. 25. Федераль-
ный закон от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техни-
ческом регулировании». 26. Симонов Д. Фантастика
на триллион долларов // Деловой журнал. — 2007. —
№ 1. — С. 86—91. 27. http://www.imp.kiev.ua /
NANO/Ukr/Booklet2004/zvit_2004.doc. 28. http://
w w w . n a n o . c o m . u a / / i n d e x . p h p ? o p t i o n
=com_content&task=view&id= 70&Itemid=38.
29. http://www.kontrakty.com.ua/show/rus/article/39/
4420068096.html.
И.В. Жихарев, В.И. Ляшенко
|