Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки

Приведены результаты наукометрического анализа развития нанонауки (три периода), рассматриваются переход в нанотехнологии от инженерной задачи к научной проблеме и от нее — к разработке новейших технологий, новый тип теоретических исследований в нанотехнонауке....

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2009
Main Author: Горохов, В.Г.
Format: Article
Language:Russian
Published: Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України 2009
Series:Наука та наукознавство
Subjects:
Online Access:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/48973
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки / В.Г. Горохов // Наука та наукознавство. — 2009. — № 4. — С. 43-61. — Бібліогр.: 31 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-48973
record_format dspace
spelling irk-123456789-489732013-09-08T03:04:20Z Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки Горохов, В.Г. Історія, методологія та соціологія науки Приведены результаты наукометрического анализа развития нанонауки (три периода), рассматриваются переход в нанотехнологии от инженерной задачи к научной проблеме и от нее — к разработке новейших технологий, новый тип теоретических исследований в нанотехнонауке. Наведено результати наукометричного аналізу розвитку нанонауки (три періоди), розглядаються перехід у нанотехнології від інженерної задачі до наукової проблеми і від неї — до розробки новітніх технологій, новий тип теоретичних досліджень у нанотехнонауці. The author shows results of a nanometrical analysis of the development of nanoscience (three periods), analyses transformation of nanotechnology from an engineering task into a scientific problem, and into advanced technologies design involving a new type of theoretical research in nanotechnoscience. 2009 Article Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки / В.Г. Горохов // Наука та наукознавство. — 2009. — № 4. — С. 43-61. — Бібліогр.: 31 назв. — рос. 0374-3896 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/48973 ru Наука та наукознавство Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Історія, методологія та соціологія науки
Історія, методологія та соціологія науки
spellingShingle Історія, методологія та соціологія науки
Історія, методологія та соціологія науки
Горохов, В.Г.
Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки
Наука та наукознавство
description Приведены результаты наукометрического анализа развития нанонауки (три периода), рассматриваются переход в нанотехнологии от инженерной задачи к научной проблеме и от нее — к разработке новейших технологий, новый тип теоретических исследований в нанотехнонауке.
format Article
author Горохов, В.Г.
author_facet Горохов, В.Г.
author_sort Горохов, В.Г.
title Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки
title_short Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки
title_full Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки
title_fullStr Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки
title_full_unstemmed Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки
title_sort новейшая история развития нанотехнологии как технонауки
publisher Центр досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України
publishDate 2009
topic_facet Історія, методологія та соціологія науки
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/48973
citation_txt Новейшая история развития нанотехнологии как технонауки / В.Г. Горохов // Наука та наукознавство. — 2009. — № 4. — С. 43-61. — Бібліогр.: 31 назв. — рос.
series Наука та наукознавство
work_keys_str_mv AT gorohovvg novejšaâistoriârazvitiânanotehnologiikaktehnonauki
first_indexed 2025-07-04T09:50:35Z
last_indexed 2025-07-04T09:50:35Z
_version_ 1836709460192526336
fulltext *�� ���+���� � �������� �� � ��� ���� Â.Ã. Ãîðîõîâ � ��,��� �� � ����� � � ��� ���� � � ��������� ���� - Ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû íàóêîìåòðè÷åñêîãî àíàëèçà ðàçâèòèÿ íàíîíàóêè (òðè ïåðè- îäà), ðàññìàòðèâàþòñÿ ïåðåõîä â íàíîòåõíîëîãèè îò èíæåíåðíîé çàäà÷è ê íàó÷íîé ïðîáëåìå è îò íåå — ê ðàçðàáîòêå íîâåéøèõ òåõíîëîãèé, íîâûé òèï òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé â íàíîòåõíîíàóêå.  ñîâðåìåííîé íàóêå ïðîèñõîäÿò ëà- âèíîîáðàçíûå èçìåíåíèÿ, ñâèäåòåëÿìè êîòîðûõ ñòàíîâÿòñÿ ïðåäñòàâèòåëè îä- íîãî ïîêîëåíèÿ. Äàæå ôóíäàìåíòàëü- íûå èññëåäîâàíèÿ â åñòåñòâîçíàíèè ñòàíîâÿòñÿ âñå áîëåå ïðîáëåìíî è ïðî- åêòíî îðèåíòèðîâàííûìè íà ðåøåíèå êîíêðåòíûõ íàó÷íî-òåõíè÷åñêèõ çàäà÷, ÷òî äåëàåò èõ âåñüìà ñõîäíûìè ñ òåõíè- ÷åñêîé íàóêîé è íàõîäèò ñâîå âûðàæå- íèå â îáîçíà÷åíèè ýòîãî íîâîãî ýòàïà ðàçâèòèÿ íàóêè — òåõíîíàóêè, íàèáî- ëåå ÿðêèì ïðåäñòàâèòåëåì êîòîðîé ÿâ- ëÿåòñÿ íàíîòåõíîëîãèÿ. Íàíîòåõíîëî- ãèÿ ïðèçíàíà êëþ÷åâîé íàó÷íîé ñôå- ðîé íå òîëüêî ïîòîìó, ÷òî îíà âåäåò ê èçìåíåíèþ âñåãî ñîâðåìåííîãî íàó÷- íî-òåõíè÷åñêîãî ëàíäøàôòà, íî ïðåæäå âñåãî ïîòîìó, ÷òî îáùåñòâîì â áëèæàé- øåì áóäóùåì îò íåå îæèäàþòñÿ ïîçè- òèâíûå ýêîíîìè÷åñêèå, ýêîëîãè÷åñêèå è ñîöèàëüíûå ðåçóëüòàòû.  ñâÿçè ñ ïðîöåññàìè ñðàùèâàíèÿ íàóêè è òåõíè- êè, íàïðèìåð â íàíîòåõíîëîãèè, âîçíè- êàåò è öåëûé ðÿä íîâûõ ïî ñóòè äåëà íàóêîâåä÷åñêèõ ïðîáëåì, íàñòîÿòåëüíî òðåáóþùèõ ñâîåãî ñïåöèàëüíîãî ðàñ- ñìîòðåíèÿ. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî íàíî- òåõíîëîãèÿ ÿâëÿåòñÿ ìîëîäîé íàóêîé, ìîæíî ãîâîðèòü óæå îá ýòàïàõ åå èñòî- ðè÷åñêîãî ðàçâèòèÿ. 1. Ðåçóëüòàòû íàóêîìåòðè÷åñêîãî àíàëèçà ðàçâèòèÿ íàíîíàóêè Íàíîòåõíîëîãèÿ ÿâëÿåòñÿ, ñ îäíîé ñòî- ðîíû, ïðîåêòíî-îðèåíòèðîâàííîé íàó- êîé, à ñ äðóãîé, â íåé âàæíåéøóþ ðîëü ïðîäîëæàþò èãðàòü ôóíäàìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò òàá- ëèöà1. Íà ýòîé òàáëèöå ââåðõó ïðèâåäåíû äàííûå î ïðîöåíòíîì ñîîòíîøåíèè ïóáëèêàöèé ïî ÷èñòî ôóíäàìåíòàëüíûì èññëåäîâàíèÿì, ôóíäàìåíòàëüíûì èñ- ñëåäîâàíèÿì, îðèåíòèðîâàííûì íà ïðè- ëîæåíèÿ, èíæåíåðíî-òåõíè÷åñêèì ðàç- ðàáîòêàì è ïðèêëàäíûì òåõíîëîãèÿì ïî âñåé íàóêå âîîáùå, à íèæå — ïî íàíî- òåõíîëîãèè. Îò÷åòëèâî âèäíî, ÷òî åñëè äîëÿ ÷èñòî ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäî- Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 �� *Ñòàòüÿ ïîäãîòîâëåíà â ðàìêàõ ïðîåêòà ÐÔÔÈ „Òåõíîíàóêà â îáùåñòâå çíàíèé: ìåòîäîëîãè÷åñêèå ïðîáëåìû ðàçâèòèÿ òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé â òåõíè÷åñêèõ íàóêàõ” ¹ 09-06-00042à. © Â.Ã. Ãîðîõîâ, 2009 âàíèé ïî íàóêå â öåëîì ñîñòàâëÿåò 40%, òî â íàíîòåõíîëîãèè îíà âûøå è ðàâíà 47%. Äîëÿ ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâà- íèé, îðèåíòèðîâàííûõ íà ïðèëîæåíèÿ, ñîñòàâèëà ñîîòâåòñòâåííî 28 è 39%, à èíæåíåðíî-òåõíè÷åñêèå ðàçðàáîòêè — òîëüêî 21% è 11%. Äîëÿ æå ïóáëèêàöèé ïî ïðèêëàäíûì òåõíîëîãè÷åñêèì ïðè- ìåíåíèÿì â íàíîòåõíîëîãèè èñ÷åçàþùå ìàëà. Áèáëèîìåòðè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ íàíîòåõíîëîãèè äåìîíñòðèðóþò îò÷åò- ëèâûé ðîñò è ïóáëèêàöèîííîãî ìàññèâà. Íà÷èíàÿ ñ 1992 ãîäà ñðåäíèé ãîäîâîé ïðèðîñò ÷èñëà ïóáëèêàöèé ïî íàíîòåõ- íîëîãèè ñîñòàâëÿåò 20%2. Íåìåöêèìè ó÷åíûìè — ñîòðóäíèêàìè Èíñòèòóòà îöåíêè òåõíèêè è ñèñòåìíîãî àíàëèçà (ITAS = Institut fur Technikfol- genabschatzung und Systemanalyse) Èññëå- äîâàòåëüñêîãî öåíòðà ã. Êàðëñðóý, ðàáî- òàþùåãî îðãàíèçàöèîííî ñîâìåñòíî ñ Áþðî ïî îöåíêå ñîöèàëüíûõ ïîñëåäñò- âèé òåõíèêè Ãåðìàíñêîãî áóíäåñòàãà (TAB = Technikfolgenaschatzung Buro des Deutschen Bundestages), ïðîâåäåíà ñîöè- àëüíàÿ îöåíêà ðàçâèòèÿ íàíîòåõíîëîãèè â Ãåðìàíèè. Îñíîâíûå èññëåäîâàíèÿ â ýòîé îáëàñòè îñíîâûâàþòñÿ íà ïîäñ÷åòå ðîñòà ÷èñëà ïóáëèêàöèé âî âðåìåíè. Íà ðèñ. 1 ïîêàçàí ñðàâíèòåëüíûé ðîñò ÷èñëà ïóáëèêàöèé ïî íàíîòåõíîëîãèè âîîáùå â ìèðå, â ÑØÀ, ßïîíèè è Ãåðìàíèè (êî- òîðûå çàíèìàþò ïåðâûå òðè ìåñòà ïî ÷èñëó ïóáëèêàöèé â îáëàñòè íàíîòåõíî- ëîãèè) ñ 1996 ïî 2001 ãîäû. Èç ýòîãî ãðà- ôèêà âèäíî, ÷òî ÷èñëî ïóáëèêàöèé îò- ÷åòëèâî ðàñòåò, à îïåðåæàþùåé ñòðàíîé ïî ÷èñëó ïóáëèêàöèé â ýòîé îáëàñòè îñ- òàâàëèñü ÑØÀ3. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàí ñðàâíèòåëüíûé ðîñò ïóáëèêàöèé ïî íàíîòåõíîëîãèè â Êèòàå, Ôðàíöèè, Âåëèêîáðèòàíèè, Ðîññèè, Èòàëèè, Èñïàíèè è Øâåéöàðèè, èç ÷åãî âèäíî, ÷òî Ðîññèÿ çàíèìàåò óñòîé÷èâîå ñðåäèííîå ïîëîæåíèå, à ÷èñëî êèòàé- ñêèõ ïóáëèêàöèé ïî íàíîòåõíîëîãèè ñ 1998 ãîäà ðåçêî âîçðàñòàåò è ê 2000 ãîäó âûõîäèò íà ÷åòâåðòîå ìåñòî4. �� Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ Èñòî÷íèê: Science Citation Index (SCI) Ïóáëèêàöèè â öåëîì ïî SCI è â îáëàñòè íàíîòåõíîëîãèè â 2001 ã. â ìèðå â öåëîì Íàóêà â öåëîì â 2001 ã. Íàíîíàóêà â 2001 ã. ×èñòî ôóíäàìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ Ôóíäàìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ, îðèåíòèðîâàííûå íà ïðèëîæåíèÿ Òåõíè÷åñêèå íàóêè Ïðèêëàäíàÿ òåõíîëîãèÿ ×èñòî ôóíäàìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ Ôóíäàìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ, îðèåíòèðîâàííûå íà ïðèëîæåíèÿ Òåõíè÷åñêèå íàóêè Ïðèêëàäíàÿ òåõíîëîãèÿ ×èñëî ïóáëèêàöèé Äîëÿ â ïðîöåíòàõ Ðèñ. 1. Òðè ãëàâíûõ àêòåðà â îáëàñòè íàíîòåõíîëîãèè: ðîñò ÷èñëà ïóáëèêàöèé Ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî, ÿâëÿÿñü ìåæäèñ- öèïëèíàðíûì íàïðàâëåíèåì íàóêè, íà- íîòåõíîëîãèÿ óæå êîíñîëèäèðîâàëàñü êàê íîâàÿ îáëàñòü èññëåäîâàíèÿ, ñî- ñòîÿùàÿ èç íåñêîëüêèõ èññëåäîâàòåëü- ñêèõ íàïðàâëåíèé è ïðåäïîëàãàþùàÿ ðàçâèòèå îðãàíèçàöèîííûõ ôîðì íàó÷- íîé êîììóíèêàöèè (ñîâåòû, àññîöèà- öèè, íàó÷íûå ñîáðàíèÿ, êîíôåðåíöèè è ò.ä.). Îäíàêî äëÿ ñòàíîâëåíèÿ íàó÷- íîé äèñöèïëèíû òðåáóåòñÿ äîáàâèòü ê ýòîìó åùå è îðãàíèçàöèþ ïîäãîòîâêè íà- ó÷íûõ êàäðîâ (êóðñû è êàôåäðû â âûñ- øèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèÿõ) è ôîðìèðîâà- íèå îñîáîãî ýøåëîíà ïóáëèêàöèé — ó÷åáíèêîâ.  ýòîì îòíîøåíèè íàíîòåõ- íîëîãèÿ åùå òîëüêî âñòóïàåò â ñòàäèþ ôîðìèðîâàíèÿ ñèñòåìû ïîäãîòîâêè íà- ó÷íûõ êàäðîâ è ñïåöèàëèçèðîâàííîãî èññëåäîâàòåëüñêîãî ñîîáùåñòâà, õîòÿ óæå èìååò ÷àñòè÷íî ñôîðìèðîâàâøóþ- ñÿ (è àêòèâíî â íàñòîÿùåå âðåìÿ ôîð- ìèðóþùóþñÿ) ïðîôåññèîíàëüíóþ îðãà- íèçàöèþ — ëàáîðàòîðèè, íàó÷íî-èñ- ñëåäîâàòåëüñêèå èíñòèòóòû, ó÷åíûå ñî- âåòû è ò.ä. Îá ýêñïîíåíöèàëüíîì ðàç- âèòèè íàíîòåõíîëîãèè ñâèäåòåëüñòâóåò è ðîñò ôèíàíñèðîâàíèÿ èññëåäîâàíèé è ðàçðàáîòîê â ýòîé îáëàñòè â ýêîíîìè÷å- ñêè ðàçâèòûõ ñòðàíàõ óæå â íà÷àëå íî- âîãî ñòîëåòèÿ. Èñõîäÿ èç ðåçóëüòàòîâ áèîìåòðè÷å- ñêèõ èññëåäîâàíèé, ðàçâèòèå íàíîòåõ- íîëîãèè ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè âðå- ìåííûõ ïåðèîäà. Ïåðâûé ïåðèîä (1984—1994) ñâÿçàí ñ íà÷àëîì ïðîâåäåíèÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé â íà- íîñôåðå è ïîÿâëåíèåì ïîíÿòèÿ „íàíî”.  ýòî âðåìÿ ïîÿâëÿþòñÿ è ïåðâûå èññëå- äîâàòåëüñêèå èíñòèòóòû, èñïîëüçóþ- ùèå â ñâîèõ íàçâàíèÿõ îáîçíà÷åíèå „íàíî”, è ïåðâûå ïóáëèêàöèè ïî íàíî- òåõíîëîãèè.  1984 ã. êîìïàíèÿ ïîä íà- çâàíèåì „Nanometr Inc.” â Êàëèôîð- íèè, ÑØÀ, ðàáîòàâøàÿ â îáëàñòè ïîëó- ïðîâîäíèêîâ, âûïóñòèëà ïåðâûå 3 ïóá- ëèêàöèè, à äâóìÿ ãîäàìè ïîçæå áûë îñ- íîâàí ïåðâûé àêàäåìè÷åñêèé èíñòèòóò íà ýëåêòðîòåõíè÷åñêîì ôàêóëüòåòå óíè- âåðñèòåòà Ãëàçãî, Âåëèêîáðèòàíèÿ. Ýòà èññëåäîâàòåëüñêàÿ ãðóïïà ïî íàíîýëåê- òðîíèêå åùå äâà ãîäà ñïóñòÿ ïðåâðàòè- ëàñü óæå â èññëåäîâàòåëüñêèé öåíòð.  1987 ã. Êîðíåëüñêèé óíèâåðñèòåò äàåò íîâîå íàçâàíèå „Íàöèîíàëüíûé ôà- êóëüòåò íàíîïðîèçâîäñòâà” ôàêóëüòåòó èññëåäîâàíèÿ ñóáìèêðîííûõ ñòðóêòóð, êîòîðûé áûë îñíîâàí Íàöèîíàëüíûì íàó÷íûì ôîíäîì åùå â 1977 ã. Ýòîò ôà- êóëüòåò íà äîëãèå ãîäû ñòàíîâèòñÿ îä- íîé èç ñàìûõ àêòèâíûõ èññëåäîâàòåëü- ñêèõ îðãàíèçàöèé â îáëàñòè íàíîòåõíî- ëîãèé.  1988 ã. ÿïîíñêàÿ Êîðïîðàöèÿ èññëåäîâàòåëüñêèõ ðàçðàáîòîê çàïóñêà- åò ïðîåêò ïî íàíîìåõàíèçìàì, êîòîðûé äî 1993 ã. îñòàåòñÿ åäèíñòâåííûì íàíî- òåõíîëîãè÷åñêèì èññëåäîâàòåëüñêèì èíñòèòóòîì ßïîíèè. Ñ 1990-õ ãîäîâ, îä- íàêî, äîìèíèðóþùèì â ñôåðå íàíîíàó- êè èíñòèòóòîì ñòàíîâèòñÿ Íàöèîíàëü- íàÿ ëàáîðàòîðèÿ íàíîóñòðîéñòâ íà Òàé- âàíå.  òå÷åíèå 1990-õ ãîäîâ â ÑØÀ è â Åâðîïå âîçíèêàåò ìíîæåñòâî èññëåäî- âàòåëüñêèõ èíñòèòóòîâ ïî íàíîòåõíîëî- ãèè. Â ÑØÀ â 1993 ã. äàæå ñîçäàåòñÿ öå- ëàÿ ñêîîðäèíèðîâàííàÿ ñåòü òàêèõ èñ- ñëåäîâàòåëüñêèõ îðãàíèçàöèé íåñêîëü- êèõ àìåðèêàíñêèõ óíèâåðñèòåòîâ. Îä- íàêî íàèáîëåå àêòèâíûå ëàáîðàòîðèè è öåíòðû íàíîòåõíîëîãè÷åñêèõ èññëåäî- âàíèé ñóùåñòâóþò â ÑØÀ â öåëîì ðÿäå óíèâåðñèòåòîâ íåçàâèñèìî îò ýòîé ñåòè. Âíåóíèâåðñèòåòñêèå ãîñóäàðñòâåííûå èññëåäîâàòåëüñêèå îðãàíèçàöèè ÑØÀ, íàïðîòèâ, â 1990-õ ãîäàõ äåìîíñòðèðó- Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 �� �� �(.� ������ ��� ��� ���������#���� ��� ���������� Ðèñ. 2. Ñðàâíåíèå ðîñòà ÷èñëà ïóáëèêàöèé â îáëàñòè íàíîòåõíîëîãèè â 1996—2000 ãã. þò îòñóòñòâèå èíòåðåñà â íàíîòåõíîëî- ãè÷åñêîé îáëàñòè (çà èñêëþ÷åíèåì Ëà- áîðàòîðèè âîåííî-ìîðñêîãî ôëîòà ÑØÀ). Òîëüêî íà÷èíàÿ ñ 1999 ã. â íèõ ïîÿâëÿþòñÿ íåáîëüøèå ïîäðàçäåëåíèÿ íàíîòåõíîëîãè÷åñêîãî òîëêà, íî èõ âêëàä â ïóáëèêàöèîííûé ìàññèâ íàíî- òåõíîëîãè÷åñêîé ëèòåðàòóðû îñòàåòñÿ âåñüìà íåçíà÷èòåëüíûì. Óíèâåðñèòåò- ñêèå æå èññëåäîâàòåëüñêèå îðãàíèçàöèè ïðîäîëæàþò ðàçâèâàòüñÿ è äàëåå, âûäà- âàÿ òðåòü âñåõ ïóáëèêàöèé ïî íàíîòåõ- íîëîãèè â ÑØÀ.  Åâðîïå èíñòèòóàëè- çàöèÿ íàíîòåõíîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâà- íèé òàêæå íà÷èíàåòñÿ â 1990-õ ãîäàõ ãëàâíûì îáðàçîì â óíèâåðñèòåòàõ5. Âòîðîé ïåðèîä (1995—2000) õàðàêòåðè- çóåòñÿ âûõîäîì â ñâåò ïåðâûõ îáîáùàþ- ùèõ ìîíîãðàôè÷åñêèõ ðàáîò (íàïðèìåð: K.E. Drexler. Nanosystems: Molecular Ma- chinery, Manufacturing, and Computation. JohnWiley&Sons, Inc, 1998) èïîâñåìåñò- íûì ðàñïðîñòðàíåíèåì ïîíÿòèÿ íàíî- òåõíîëîãèè, à òàêæå ïîÿâëåíèåì ïåðâûõ ìíîãîîáåùàþùèõ ïðèêëàäíûõ ðàçðàáî- òîê, íàõîäÿùèõñÿ, âïðî÷åì, íà ðàçíîé ñòàäèè ðåàëèçàöèè.  1999 ã. Èññëåäîâà- òåëüñêèé öåíòð ã. Êàðëñðóý, Ãåðìàíèÿ, îòêðûâàåò ñîâìåñòíî ñ òåõíè÷åñêèì óíè- âåðñèòåòîì ã. Êàðëñðóý áîëüøîé íàíî- òåõíîëîãè÷åñêèé èíñòèòóò, â 1997 ã. Íà- öèîíàëüíûé èññëåäîâàòåëüñêèé ñîâåò Èñïàíèè íà÷èíàåò ôèíàíñèðîâàòü íàíî- ëàáîðàòîðèþ â Ìàäðèäå.  ßïîíèè íà- íîòåõíîëîãè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ â òå÷å- íèå ïîñëåäíèõ äåñÿòè ëåò ôèíàíñèðóþò- ñÿ â ðàìêàõ Àòîìíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîåêòà6. Äëÿ ýòîãî ïåðèîäà õàðàêòåðíî ôîðìèðîâàíèå óñòîé÷èâîãî íàíîòåõíî- ëîãè÷åñêîãî èññëåäîâàòåëüñêîãî ñîîá- ùåñòâà, óæå èäåíòèôèöèðóåìîãî ñàìèìè èññëåäîâàòåëÿìè, íî åùå ìàëî çàìåòíîãî äëÿ øèðîêîé îáùåñòâåííîñòè. Äëÿ òðåòüåãî ïåðèîäà (2000—2007) õà- ðàêòåðíî, ñ îäíîé ñòîðîíû, âçðûâíîå ðàçâèòèå íàó÷íî-ïîïóëÿðíîé ëèòåðàòó- ðû ïî íàíîòåõíîëîãèè è ðàçëè÷íîãî ðîäà ïóáëèêàöèé, èññëåäóþùèõ ñàìó íàíîòåõíîëîãèþ êàê íîâåéøåå íàó÷íî- òåõíè÷åñêîå íàïðàâëåíèå, è ïîÿâëåíèå ïåðâîé ó÷åáíîé ëèòåðàòóðû7, à ñ äðóãîé, ôîðìèðîâàíèå ïåðñïåêòèâ ñòàíîâëåíèÿ íîâîé íàíîòåõíîëîãè÷åñêîé ïðîìûø- ëåííîñòè. Íà÷àëî òðåòüåãî ïåðèîäà ñâÿ- çàíî ñ òåì, ÷òî èìåííî â ÿíâàðå 2000 ãîäà ïðåçèäåíò ÑØÀ Êëèíòîí ó÷ðåäèë òàê íàçûâàåìóþ Íàöèîíàëüíóþ íàíî- òåõíîëîãè÷åñêóþ èíèöèàòèâó (NNI), êîòîðàÿ âêëþ÷èëà â ñåáÿ ïî÷òè âñå ãëàâ- íûå ìèíèñòåðñòâà è âåäîìñòâà ñ öåëüþ êîîðäèíàöèè íàíîòåõíîëîãè÷åñêèõ èñ- ñëåäîâàíèé è ðàçðàáîòîê â íàöèîíàëü- íîì ìàñøòàáå. Äî 2000 ãîäà èíñòèòóàëè- çàöèÿ íàíîòåõíîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâà- íèé â ÑØÀ ïðîèñõîäèëà çíà÷èòåëüíî ìåäëåííåå, ÷åì â Åâðîïå è Àçèè. Ñ îáðà- çîâàíèåì NNI ýòîò ïðîöåññ çíà÷èòåëüíî óñêîðèëñÿ. Íà÷èíàÿ ñ 1999 ã. ìíîãî÷èñ- ëåííûå íàíîèíñòèòóòû áûëè îðãàíèçî- âàíû â Êèòàå.  2004 ãîäó ìèðîâûå èíâå- ñòèöèè â ñôåðó ðàçðàáîòêè íàíîòåõíî- ëîãèé ïî÷òè óäâîèëèñü ïî ñðàâíåíèþ ñ 2003 ãîäîì è äîñòèãëè 10 ìëðä äîë.8. Ôè- íàíñèðîâàíèå íàíîòåõíîëîãèè â Ãåðìà- íèè òîëüêî ÷åðåç Ôåäåðàëüíîå ìèíè- ñòåðñòâî îáðàçîâàíèÿ è íàó÷íûõ èññëå- äîâàíèé ñîñòàâèëî ê 2003 ãîäó 112,1 ìèëëèîíîâ åâðî9. Òàêèì îáðàçîì, â ýòî âðåìÿ ëàâèíîîáðàçíî ðàñòåò ôèíàíñè- ðîâàíèå ÷åðåç íàöèîíàëüíûå ïðîåêòû è ñî ñòîðîíû ôèðì, íàíîòåõíîëîãèÿ ïðè- îáðåòàåò õàðàêòåð øèðîêîãî íàó÷íîãî äâèæåíèÿ. Ïîä çíàìåíà ýòîãî íàïðàâëå- íèÿ âñòàåò âñå áîëüøåå êîëè÷åñòâî îò- äåëüíûõ èññëåäîâàòåëåé, èññëåäîâà- òåëüñêèõ ãðóïï è èññëåäîâàòåëüñêèõ èí- ñòèòóòîâ è öåíòðîâ, èñïîëüçóþùèõ áðåíä „íàíî”, îáðàçóÿ ãëîáàëüíóþ íà- íîòåõíîëîãè÷åñêóþ ñåòü.  ýòîò ïåðèîä íàíîòåõíîëîãèÿ ïîïàäà- åò â ôîêóñ áèáëèîìåòðè÷åñêîãî àíàëèçà, íî àíàëèçèðóåòñÿ ëèøü âòîðîé ïåðèîä åå ðàçâèòèÿ. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî èìåííî ñ ýòîãî âðåìåíè ïðîèñõîäèò ñà- ìîèäåíòèôèêàöèÿ èññëåäîâàòåëåé è â íàçâàíèå èõ ðàáîò ïîïàäàåò ïîíÿòèå „íàíî”. Èíà÷å ïðîñòî íåâîçìîæíî â ñî- öèîìåòðè÷åñêîì àíàëèçå ïî ôîðìàëü- íûì îñíîâàíèÿì îòäåëèòü íàíîðåëå- âàíòíûå ðàáîòû îò ïóáëèêàöèé â äðóãèõ, �� Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ õîòÿ ìîæåò áûòü è ñîäåðæàòåëüíî âåñüìà áëèçêèõ îáëàñòÿõ èññëåäîâàíèÿ. Òðåòèé æå ïåðèîä çàõâàòûâàåòñÿ ïîêà ëèøü ÷àñ- òè÷íî, ïîñêîëüêó áèáëèîìåòðè÷åñêèå äàííûå èëè òðóäíîäîñòóïíû â ñèëó ðàç- íûõïðè÷èí, èëè ðåçóëüòàòû òàêèõ èññëå- äîâàíèé íîñÿò ïîêà çàêðûòûé õàðàêòåð èëè åùå íå îïóáëèêîâàíû â øèðîêîé ïå- ÷àòè. Òåì íå ìåíåå É. Øóìåð èç óíèâåð- ñèòåòà ã. Äàðìøòàäò (Ãåðìàíèÿ) ïðîâåë ïîäðîáíîå èññëåäîâàíèå ðàçëè÷íûõ àñ- ïåêòîâ èíñòèòóàëèçàöèè íàíîòåõíîëîãè- ÷åñêèõ èññëåäîâàíèé è ðàçðàáîòîê íà÷è- íàÿ ñ 1992 è êîí÷àÿ 2006 ãã. Îí ïðîâîäèò ñðàâíåíèå äèíàìèêè èíñòèòóöèîíàëü- íîãî ðîñòà íàíîòåõíîëîãèè è òàêèõ óæå óñòîÿâøèõñÿ îáëàñòåé íàóêè, êàê ôèçèêà è ìàòåðèàëîâåäåíèå, ïî îäèíàêîâûì ïî- êàçàòåëÿì è ñ ïîìîùüþ êîððåñïîíäè- ðóþùèõñÿ ìåòîäîâ èçìåðåíèÿ, èç êîòî- ðîãî âèäíî, ÷òî èíñòèòóöèîíàëüíûéðîñò ôèçèêè, ñîîòâåòñòâóþùèé èíñòèòóöèî- íàëüíîìó ðîñòó íàóêè â öåëîì, ñîñòàâëÿ- åò òîëüêî 4,4% â ãîä, â ìàòåðèàëîâåäåíèè — 10,8%, à â íàíîòåõíîëîãèè îí ïðîñòî àñòðîíîìè÷åñêèé — 54%. Ýòîò âçðûâíîé ðîñò ñîõðàíÿåòñÿ óæå ïî÷òè 20 ëåò è óä- âàèâàåòñÿ êàæäûå 19 ìåñÿöåâ. Êàê ãîâî- ðèòñÿ, êîììåíòàðèè èçëèøíè. Êîíå÷íî, êàê ïîêàçûâàþò áèáëèîìåòðè÷åñêèå èñ- ñëåäîâàíèÿ ðîñòà íàó÷íûõ ïóáëèêàöèé â 60-å ãîäû ÕÕ â., ïðîâåäåííûå â íàóêîâå- äåíèè, ýòîò ðîñò, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ñòà- áèëèçèðóåòñÿ è êðèâàÿ ñòàíåò áîëåå ïî- ëîãîé, ÷òî ìû, ñîáñòâåííî, è âèäèì íà ïðèìåðå ôèçèêè. Ïîýòîìó âûâîäû Øó- ìåðà â öèòèðîâàííîé ðàáîòå (ñì. „Ëèòå- ðàòóðó...”) îá ýêñòðàïîëÿöèè ýòèõ êðè- âûõ íà ïîñëåäóþùèå íåñêîëüêî ëåò ñëå- äóåò ïðèíèìàòü ñ îñòîðîæíîñòüþ. Òàêèì îáðàçîì, âîçíèêàåò âîïðîñ, ÷òî æå ÿâëÿåòñÿ ìîòîðîì, ðàñêðó÷èâàþùèì ñåãîäíÿ êîëåñî ôèíàíñîâîé è èíñòèòó- öèîíàëüíîé ïîääåðæêè ñî ñòîðîíû âåäó- ùèõ â ñôåðå íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî ðàçâè- òèÿ ãîñóäàðñòâ ñîâðåìåííîãî ìèðà? Îò- âåò íàïðàøèâàåòñÿ ñàì ñîáîé. Ýòî, êàê è â ñëó÷àå òàêèõ êðóïíûõ ïðîåêòîâ âðåìåí âòîðîé ìèðîâîé è „õîëîäíîé” âîéíû (àòîìíîãî, ðàêåòíîãî è ðàäèîëîêàöèîí- íîãî) — íóæäû âîåííî-ïðîìûøëåííîãî è îáîðîííîãî çíà÷åíèÿ. À ðàçâåðíóòàÿ âîêðóã ïðîáëåìàòèêè íàíîòåõíîëîãèè ðåêëàìíàÿ êàìïàíèÿ, îáåùàþùàÿ äîñòè- æåíèå „âå÷íîé” æèçíè íà Çåìëå, ïîáåäó íàä áîëåçíÿìè è ðåøåíèå âñåõ íàñóùíûõ ñîöèàëüíûõ ïðîáëåì ÷åëîâå÷åñòâà, ïðè- çâàíà óáåäèòü îáùåñòâåííîñòü â òîì, ÷òî, õîòÿ áû â îáîçðèìîì áóäóùåì, ýòà îá- ëàñòü íàóêè è òåõíèêè áóäåò âåñüìà ïî- ëåçíà è äëÿ ðåøåíèÿ öèâèëüíûõ ïðî- áëåì. Ïðè ýòîì, íåñìîòðÿ íà âñå óæå ñå- ãîäíÿ ïðîñìàòðèâàåìûå ñîöèàëüíûå, ïñèõîëîãè÷åñêèå, ôèçèîëîãè÷åñêèå è äðóãèå âîçìîæíûå íåãàòèâíûå ïîñëåäñò- âèÿ äëÿ ÷åëîâå÷åñòâà, â öåëîì ôèíàíñè- ðîâàíèå íàíîòåõíîëîãèè ïðèîáðåòàåò òà- êèå ìàñøòàáû, ÷òî âñå ó÷åíûå, ìîãóùèå òàê èëè èíà÷å „ïðèòóëèòüñÿ” ê ýòîé ïðî- áëåìàòèêå, ñòðåìÿòñÿ îáúÿâèòü ñåáÿ íà- íîòåõíîëîãàìè. Ñàìî ïî ñåáå ýòî âïîëíå ïîíÿòíîèîïðàâäàíî, ïîñêîëüêó, õîòÿ áû òàêèì îáðàçîì, ìîæíî îñòàíîâèòü íàåçä áþðîêðàòèè íà ôóíäàìåíòàëüíûå èññëå- äîâàíèÿ â íàóêå è òåõíèêå. È õîòÿ ñàìèì áþðîêðàòàì íå âïîëíå èëè ñîâñåì íåïî- íÿòíî, ÷òî òàêîå íàíîòåõíîëîãèÿ è ÷òî îíà íàì äàñò â îáîçðèìîì áóäóùåì, îíè íå ìîãóò áîëüøå ñêàçàòü íè îäíîãî ñëîâà ïðîòèâ, òàê êàê ýòà ïðîáëåìàòèêà âî âñåì ìèðå çàíÿëà ïðèîðèòåòíîå ïîëîæåíèå. Íî äëÿ òîãî, ÷òîáû îáùåñòâåííîñòè è ïðàâèòåëüñòâàì ñòàëî áîëåå ÿñíî, êàêèå íàíîòåõíîëîãèÿ íåñåò â ñåáå ïîçèòèâíûå è íåãàòèâíûå ñëåäñòâèÿ äëÿ îáùåñòâà, íåîáõîäèìû åå íàóêîâåä÷åñêèå, ñîöèî- ëîãè÷åñêèå,ôèëîñîôñêèåè ò.ï. ñîöèàëü- íî-ãóìàíèòàðíûå èññëåäîâàíèÿ. 2. Îò èíæåíåðíîé çàäà÷è ê íàó÷íîé ïðîáëåìå è îò íåå — ê ðàçðàáîòêå íîâåéøèõ òåõíîëîãèé  íàíîòåõíîëîãèè èññëåäîâàíèå ÷àñòî èíèöèèðóåòñÿ íåêîòîðîé èíæåíåðíîé çàäà÷åé, à ñàìî îíî èìååò ïðîåêòíóþ ôîðìó è ïî ñóòè äåëà ÿâëÿåòñÿ ïðîá- ëåìíî-îðèåíòèðîâàííûì.  êà÷åñòâå ïðèìåðà ìîæíî ïðèâåñòè èññëåäîâàíèå õèìè÷åñêîé íàíîñáîðêè òðàíçèñòîðîâ èç óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê ñ öåëüþ ïî- Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 �� �� �(.� ������ ��� ��� ���������#���� ��� ���������� ëó÷åíèÿ áîëåå ñëîæíîé íàíîñòðóêòóðû. Ãëàâíîé ïðîáëåìîé çäåñü îêàçûâàåòñÿ îáåñïå÷åíèå ñîåäèíåíèÿ îòäåëüíûõ íà- íîòðóáîê â íàíîñõåìó è âèçóàëèçàöèÿ äàííîé íàíîñõåìû äëÿ èçìåðåíèÿ âõîä- íûõ è ïåðåäàòî÷íûõ õàðàêòåðèñòèê ïî- ëó÷åííîãî íàíîòðàíçèñòîðà10. Òàêèì îáðàçîì, èññëåäîâàòåëüñêàÿ ïðîáëåìà äåòåðìèíèðîâàíà èíæåíåðíîé çàäà÷åé. Ïîñêîëüêó „òðàíçèñòîð — âàæíûé êîì- ïîíåíò ýëåêòðîííîé ïðîìûøëåííî- ñòè”, à â äàííîì ñëó÷àå îäíîâðåìåííî è îáúåêò èññëåäîâàíèÿ. Äëÿ äîñòèæåíèÿ âñå áîëüøåé åãî ìèíèàòþðèçàöèè, ÷òî äèêòóåòñÿ ôàêòè÷åñêè ñîöèàëüíûì çà- êàçîì, òðåáóåòñÿ ðàçðàáàòûâàòü âñå íî- âûå òåõíîëîãèè è ìàòåðèàëû, ñðåäè êî- òîðûõ îäíèìè èç íàèáîëåå ïåðñïåêòèâ- íûõ ñ÷èòàþòñÿ òðàíçèñòîðû, èçãîòîâ- ëåííûå èç óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê. Òðàíçèñòîðû èç óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê èçãîòàâëèâàþòñÿ ðàçíûìè ñïîñîáàìè. Îäíàêî âîçíèêàåò ñåðüåçíàÿ íå òîëüêî èíæåíåðíàÿ çàäà÷à, íî è íàó÷íàÿ ïðî- áëåìà ïðèñîåäèíåíèÿ íàíîòðàíçèñòîðà èç íàíîòðóáîê, ñêîíñòðóèðîâàííûõ è ðàáîòàþùèõ íà íàíîóðîâíå, ê ìèêðî- ñõåìàì, â êîòîðûå îíè âêëþ÷àþòñÿ â êà÷åñòâå îñíîâíûõ ýëåìåíòîâ, è ñàìèõ íàíòðóáîê ìåæäó ñîáîé. Ñëîæíîé èí- æåíåðíîé çàäà÷åé ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå ýëåêòðîäîâ, ñîåäèíÿþùèõ íàíîîáúåêò ñ ìèêðîîáúåêòîì — êîíòàêòíîé ïëîùàä- êîé òðàäèöèîííîé ìèêðîñõåìû Ñîåäè- íåíèå óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê ìåæäó ñîáîé â îïðåäåëåííóþ ôóíêöèîíèðóþ- ùóþ íàíîñõåìó òàêæå ÿâëÿåòñÿ èñêëþ- ÷èòåëüíî ñëîæíîé èíæåíåðíîé çàäà- ÷åé. Åå ìîæíî îñóùåñòâèòü õèìè÷å- ñêèì ïóòåì ñ ïîìîùüþ „ñàìîñáîðêè”, ïîñêîëüêó íà íàíîóðîâíå íåâîçìîæíî îïåðèðîâàòü ñ ìàêðî- è äàæå ìèêðîèí- ñòðóìåíòàìè è íåîáõîäèì èíñòðóìåíò, âûíóæäàþùèé íàíîòðóáêè ñàìîîðãà- íèçîâûâàòüñÿ â çàäàííûå ïðîñòðàíñò- âåííûå ñòðóêòóðû (ðèñ. 3). ×òîáû ñîåäèíèòü ìåæäó ñîáîé óãëå- ðîäíûå íàíîòðóáêè, èõ õèìè÷åñêè ôóíêöèîíàëèçèðóþò, ò.å. èì èñêóññò- âåííûì ïóòåì ïðèäàþò îïðåäåëåííóþ ôóíêöèîíàëüíóþ íàïðàâëåííîñòü, ïðè- äàþò íåêîòîðûå ñâîéñòâà, äåëàþùèå èõ èç ôóíêöèîíàëüíî íåéòðàëüíûõ ôóíê- öèîíàëüíî îïðåäåëåííûìè, íàïðèìåð ýëåêòðîïðîâîäÿùèìè. Ñ ýòîé öåëüþ â èõ ñòåíêè èñêóññòâåííî ââîäÿò àòîìû èëè äåôåêòû. Äëÿ ñîåäèíåíèÿ íàíîòðó- áîê èñïîëüçóþòñÿ ðàäèêàëû, êîòîðûå íà÷èíàþò äåéñòâîâàòü êàê ñâÿçûâàþ- ùàÿ ìîëåêóëà „R” (ðèñ. 4). Ñêàíèðóþùèé ñèëîâîé ìèêðîñêîï (ðèñ. 5) â äàííîì íàíîýêñïåðèìåíòå âû- �� Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ Ñîöèàëüíàÿ ïîòðåáíîñòü: ìèêðîìèíèàòþðèçàöèÿ ýëåêòðîí íîé òåõíèêè Êî íñòðóêòèâíî-òåõíè÷å ñêèå çíàí èÿ î ñâîéñòâàõ í îâûõ íàí îìàòåðèàëîâ Êîíöåïòóàëèçàöèÿ èíæåíåðíî é çàä à÷è Òå õí îëîãè÷åñêè å çíà íèÿ î ñïî ñî áàõ èçãîòîâëå íèÿ íà íîòð óáîê Ï îòî÷íàÿ ñõåìà ñàìîñáîðêè ìîëåêóë Ðåøåíèå ìàòåìà òè÷åñêîé çàäà÷è Ô îðìóëèðîâêà ðåçóëüòàòîâ íàó÷íîé ï ðîáëåìû Ñ òðóêòóðíàÿ ñõåìà íàíîñèñòåìû : âí åñåí èå ï îïðàâîê â èí æåíåðíîå ðåø åíèå íà áàçå äàíí ûõ íàíîí àóêè nano software Ðàçðàáîòêà ñòðóêòóðí îé ñõåìû í àó÷í îãî ýêñïåðèìåíòà êàê ñëîæ íàÿ èíæ åí åðíàÿ çàäà÷à Êîìï üþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå Ñîåäèíåíèå íàíîòðóáîê ìåæ äó ñîáîé â íàíîñõåìó ÀÑÌ ÑÝÌ Ââåäåíèå ñâÿçûâàþùèõ ìîëåêóë Ðåø åíèå èíæåíåðíîé çàäà÷è - ñîçäàíèå ýëåêòðîïðîâîäÿù åãî ñî åäèíèòåëüíîãî ìî ëåêóëÿðíîãî ìîñòà Ô îðìóëèðîâêà í àó÷í îé ïðîáëåìû Ñàìîñáîðêà ñâÿçûâàþù åé ìîëåêóëû Ðàçëîæåí èå îðãàíîìåòàëëè÷åñêèõ ìîëåêóë Ðèñ. 3. ÀÑÌ — àòîìíûé ñèëîâîé ìèêðî- ñêîï; ÑÝÌ — ñêàíèðóþùèé ýëåêòðîííûé ìèêðîñêîï; nanosoftware 11 — ñòàíäàðòíîå ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå, ñïåöèàëüíî ðàçðà- áîòàííîå äëÿ íàíîòåõíîëîãèè ñ öåëüþ êîì- ïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ íàíîïðîöåññîâ è íàíîñèñòåì, êîòîðîå èñïîëüçóåòñÿ òåîðåòè- êàìè è ýêñïåðèìåíòàòîðàìè äëÿ îáðàáîòêè ïîëó÷åííûõ â ýêñïåðèìåíòàõ äàííûõ Ðèñ. 4. Ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå äâóõ óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê, êîíåö îäíîé èç êîòîðûõ ñîåäèíåí ñ ñåðåäèíîé ñòåíêè äðóãîé ñ ïîìîùüþ ñâÿçûâàþùåé ìîëåêóëû R ñòóïàåò ñðåäñòâîì è íàó÷íîãî èññëåäîâà- íèÿ, è îäíîâðåìåííî èçãîòîâëåíèÿ ìîñ- òèêà êàê ìåæäó íàíîòðóáêàìè, òàê è íà- íîòðóáîê ñ ýëåêòðîäàìè12. Äðóãîé ñïîñîá ñîåäèíåíèÿ íàíîòðóá- îê ñ ìèêðîýëåêòðîäîì îñíîâàí íà èñ- ïîëüçîâàíèè ñèëîâîãî ýëåêòðîííîãî ìèêðîñêîïà14, êîòîðûé îäíîâðåìåííî âûïîëíÿåò ôóíêöèþ âèçóàëèçàöèè íà- íîòðóáîê è ñîçäàíèÿ òàêîãî ðîäà ñîåäè- íåíèé.  ýòîì ñëó÷àå íà ïîâåðõíîñòü îáðàçöà ñ íàíåñåííûìè íà íåì óãëåðîä- íûìè íàíîòðóáêàìè âûñàæèâàþòñÿ îð- ãàíîìåòàëëè÷åñêèå ìîëåêóëû, ñîäåðæà- ùèå â ñåáå îäèí èëè áîëåå àòîì ìåòàë- ëà. Íåêîòîðûå èõ ýòèõ ìîëåêóë àäñîð- áèðóþòñÿ („îñàæäàþòñÿ”) íà íàíî- òðóáêàõ, ÷òî ðåãèñòðèðóåòñÿ ñèëîâûì ýëåêòðîííûì ìèêðîñêîïîì, ýëåêòðîí- íûé ëó÷ êîòîðîãî, íàïðàâëåííûé â æå- ëàåìîå ìåñòî, ðàçëàãàåò ýòè ìîëåêóëû, âûäåëÿÿ ñâÿçàííûé â íèõ àòîì ìåòàëëà. Òàêèì îáðàçîì íà ïîâåðõíîñòè íàíî- òðóáêè âîçíèêàåò ýëåêòðîïðîâîäÿùèé ñîåäèíèòåëüíûé ìîñò (ðèñ. 6).  ñóùíîñòè â íàíîòåõíîëîãèè íàó÷- íîå èññëåäîâàíèå âñåãäà ñîïðîâîæäàåò- ñÿ êîìïüþòåðíîé ñèìóëÿöèåé è òî, ÷òî ìû âèäèì íà ýêðàíå äèñïëåÿ, óæå îïî- ñðåäîâàíî îïðåäåëåííîé òåîðèåé, íà îñíîâå êîòîðîé ïîñòðîåíà äàííàÿ èçìå- ðèòåëüíàÿ ñèñòåìà, è åå ìàòåìàòè÷åñêè- Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 �� �� �(.� ������ ��� ��� ���������#���� ��� ���������� Ñêàíèðóþùèé àòîìíûé ñèëîâîé ìèêðîñêîï - AFM (atomic force microscopy) J. Kurz. Vortrag im Rahmen des PCF-Praktikums. Forschungszentrum Karlsruhe, 06.07.2004 îñòðèå çîíäà çåðêàëî ôîòîäåòåêòîð êîíòèëåâåð ëàçåðíûé ëó÷ îáðàçåö ïüåçî- ñêàíåð Áëîê óïðàâ- ëåíèÿ êàíòèëåâåð Ðèñ. 5. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ñêàíèðóþùåãî àòîìíîãî ìèêðîñêîïà 13 Ñõåìà ðàáîòû ñèëîâîãî ýëåêòðîííîãî ìèêðîñêîïà Th. Koch. Microstruct ure and Flux FlowProcesses in Superconduct ing MgB2 Films. Theses of PhD Dissert ation in Physics and Mathematics. Chisinau: Moldavian Academy of Sciences, Inst ituteof Applied Physics, 2006, p. 73 Âèðòóàëüíûé èñòî÷íèê Èññëåäóåìûé îáðàçåö Ïåðâàÿ êîíäåíñîðíàÿ ëèíçà Âòîðàÿ êîíäåíñîðíàÿ ëèíçà Äèàôðàãìà îáúåêòèâà Äèàôðàãìà êîíäåíñàòîðà Îòêëîíÿþùàÿ êàòóøêà Ëèíçà îáúåêòèâà Ðèñ. 6.  ñêàíèðóþùåì ýëåêòðîííîì ìèêðî- ñêîïå ôóíêöèþ ëó÷à ñâåòà âûïîëíÿåò ïîòîê ýëåêòðîíîâ, âûïóñêàåìûõ èç ýëåêòðîííîé ïóøêè è óïðàâëÿåìûõ ðÿäîì ëèíç è îòêëîíÿ- þùèõ ïëàñòèí ìè ïðåäñòàâëåíèÿìè, çàøèòûìè â ïðî- ãðàììå èìèòàöèîííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ (ðèñ. 7). Ñàìîñáîðêà, ñîáñòâåííî ãîâîðÿ, è îç- íà÷àåò ëèøü èñêóññòâåííûé çàïóñê åñ- òåñòâåííîãî ïðîöåññà, ïðèâîäÿùåãî ê ôîðìèðîâàíèþ óïîðÿäî÷åííûõ íàíîñò- ðóêòóð, èìåþùèõ òðåáóåìûå äëÿ îïðå- äåëåííûõ öåëåé ñâîéñòâà. Ñóùíîñòü ÿâ- ëåíèÿ, ìîæåò áûòü, åùå íå äî êîíöà ïî- íÿòà è òåîðåòè÷åñêè îáúÿñíåíà, íî óæå èìåþùèåñÿ â íàíîòåõíîëîãèè ïðåä- ñòàâëåíèÿ ïîçâîëÿþò íàéòè òî÷êó ïðè- ëîæåíèÿ ñèëû, çàïóñêàþùåé ïðèðîä- íóþ öåïü, êîòîðàÿ ñàìà ñîáîé âûñòðàè- âàåòñÿ â íåîáõîäèìóþ óïîðÿäî÷åí- íîñòü. Íàïðèìåð, èññëåäîâàíèÿ â Öåí- òðå ôîòîõèìèè ÐÀÍ íàïðàâëåíû íà „êîíñòðóèðîâàíèå è ðàçðàáîòêó òåõíî- ëîãèé ïîëó÷åíèÿ ìàòåðèàëîâ è óñò- ðîéñòâ íà îñíîâå ñàìîñáîðêè (ñíèçó— ââåðõ, ò.å. îò àòîìàðíûõ äî ìàêðîñêî- ïè÷åñêèõ îáúåêòîâ) ìîëåêóë â íàíîñò- ðóêòóðû è íàíîðàçìåðíûõ ñòðóêòóð â íàíîñòðóêòóðèðîâàííûå ìàòåðèàëû è óñòðîéñòâà. Òàêèå ìàòåðèàëû è óñòðîé- ñòâà èìåþò èåðàðõè÷åñêóþ ñèñòåìó îð- ãàíèçàöèè è ñîäåðæàò óïîðÿäî÷åííûå èëè íåóïîðÿäî÷åííûå àíñàìáëè ýëå- ìåíòîâ ðàçíûõ óðîâíåé è àðõèòåêòóð — ñóïðàìîëåêóëÿðíûõ àãðåãàòîâ, íàíîðàç- ìåðíûõ ñòðóêòóð ðàçëè÷íîãî ñîñòàâà, ìèêðîðàçìåðíûõ ýëåìåíòîâ. … Óïðàâ- ëåíèå àðõèòåêòóðîé è õèìè÷åñêèì ñî- ñòàâîì ÷àñòèö ðàçíûõ óðîâíåé èåðàð- õèè ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ìàòåðèàëû è óñòðîéñòâà ñ íîâûìè, íàïåðåä çàäàííû- ìè, îïòè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè”15. Íà ðèñ. 8 ïîêàçàíà ìîäåëü ñàìîñáîðêè, îñíîâíûìè ñòðîèòåëüíûìè áëîêàìè êîòîðîé ÿâëÿþòñÿ „òóáóëèíû-ìîíîìå- ðû”.  ñâîåé ñòàòüå „Ôîòîíèêà ñóïðàìîëå- êóëÿðíûõ íàíîðàçìåðíûõ ñòðóêòóð” àêàäåìèê Ì.Â. Àëôèìîâ ñëåäóþùèì îáðàçîì õàðàêòåðèçóåò ñàìîñáîðêó íà- íîñòðóêòóð: „Ýòà òåõíîëîãèÿ ñàìîñáîð- êè øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â æèâîé ïðè- ðîäå (íàïðèìåð, ñëîæíûå áåëêîâûå ñòðóêòóðû ñîáèðàþòñÿ èç äâàäöàòè ñðàâíèòåëüíî ïðîñòûõ ìîëåêóë àìèíî- êèñëîò). Ìîæíî íàäåÿòüñÿ, ÷òî, íàó÷èâ- øèñü èñïîëüçîâàòü ìåæìîëåêóëÿðíûå âçàèìîäåéñòâèÿ …, ìîæíî ñòðîèòü èç ìîëåêóë íàíîðàçìåðíûå ñóïðàìîëåêó- ëÿðíûå ñèñòåìû è íà èõ îñíîâå ñîçäà- �! Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ Schmid G. et al. Nano technology. Assessment and Perspect ives. Berl in, Heidelberg: Springer-Verlag , 2006, p. 178 Ðèñ. 7. Ïðèíöèï ìàãíèòî-ñèëîâîé ìèêðîñêîïèè âàòü íîâûå ïîêîëåíèÿ óñòðîéñòâ äëÿ èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé. Ðàçðàáà- òûâàåìûé â ÖÔ ÐÀÍ ïîäõîä ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû, èñïîëüçóÿ ïðîöåññû ñàìî- îðãàíèçàöèè ìîëåêóë, ôîðìèðîâàòü îï- òè÷åñêè àêòèâíûå è ôîòîõèìè÷åñêè àê- òèâíûå öåíòðû, à çàòåì íà îñíîâå ýòèõ ïðåäîðãàíèçîâàííûõ ñóïðàìîëåêóëÿð- íûõ ñèñòåì ñîçäàâàòü íîâûå ìàòåðèàëû ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ. Îñíîâíîé çà- äà÷åé íà ýòîì ïóòè ÿâëÿåòñÿ ïðîåêòèðî- âàíèå è ñèíòåç óñòîé÷èâûõ ñóïðàìîëå- êóëÿðíûõ ñèñòåì, ñîñòàâ è ñòðîåíèå êî- òîðûõ îáåñïå÷èâàåò ïîëó÷åíèå òðåáóå- ìûõ îïòè÷åñêèõ è ôîòîõèìè÷åñêèõ õà- ðàêòåðèñòèê... Äëÿ ïîñòðîåíèÿ äàæå ïðîñòåéøèõ ñóïðàìîëåêóëÿðíûõ ñèñ- òåì ñ çàäàííûì ñòðîåíèåì íåîáõîäèìî, ÷òîáû ìîëåêóëû, âõîäÿùèå â ñîñòàâ òà- êîé ñóïðàìîëåêóëÿðíîé ñèñòåìû, èìå- ëè ñïåöèôè÷åñêèå âçàèìîäåéñòâóþùèå ãðóïïû. Ñòðîåíèå è ïîëîæåíèå òàêèõ ãðóïï, â îñíîâíîì, è îïðåäåëÿþò ñòðóê- òóðó ñóïðàìîëåêóëÿðíîé ñèñòåìû. ...ïðåäâàðèòåëüíàÿ ìîäèôèêàöèÿ ìîëå- êóë ñïåöèàëüíûìè ãðóïïàìè, ñïîñîá- íûìè çà ñ÷åò ìåæìîëåêóëÿðíûõ âçàè- ìîäåéñòâèé ñâÿçûâàòü ìîëåêóëû äðóã ñ äðóãîì, ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòèâíûì ñïîñî- áîì íàïðàâëåííîãî ñîçäàíèÿ ñóïðàìî- ëåêóëÿðíûõ ñèñòåì ñ çàäàííîé ñòðóêòó- ðîé è îïòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. ...Ìîæ- íî íàäåÿòüñÿ, ÷òî ôîðìèðóÿ ðåàêöèîí- íûå öåíòðû, ò.å. ñîáèðàÿ ñóïðàìîëåêó- ëÿðíûå ñèñòåìû, â êîòîðûõ ðåàãåíòû ïðåäîðãàíèçîâàíû â ñòðóêòóðû, îáåñïå- ÷èâàþùèå ýôôåêòèâíîå ïðîòåêàíèå òîé èëè èíîé ôîòîõèìè÷åñêîé ðåàê- öèè, ìîæíî íàïðàâëåíî óïðàâëÿòü ñêî- ðîñòüþ ïðîòåêàíèÿ òðåáóåìîé ôîòîõè- ìè÷åñêîé ðåàêöèè. ...ñèíòåçèðóÿ íàíî- ñòðóêòóðû èç îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë, ìîæíî ïîëó÷àòü íàíîñèñòåìû ñ çàäàí- íûìè îïòè÷åñêèìè è ôîòîõèìè÷åñêè- ìè ñâîéñòâàìè”17.  ñóùíîñòè íàíîòåõíîëîãèÿ ïûòàåòñÿ ïîíÿòü è èñïîëüçîâàòü ïðèíöèïû, ëå- æàùèå â îñíîâå ïðèðîäíûõ ïðîöåññîâ. Ïðè ýòîì íåîáÿçàòåëüíî ïðîâåñòè ðå- äóêöèþ áèîëîãè÷åñêîãî ê ôèçè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì. Íàïðèìåð, äâå èññëå- äîâàòåëüñêèå ãðóïïû ôèçèêîâ è áèîëî- ãîâ ïîïûòàëèñü ñîâìåñòíî èçó÷èòü ìå- õàíèçì äåéñòâèÿ „åäèíè÷íîãî áèîëîãè- ÷åñêîãî íàíîìîòîðà â ëèïèäíûõ ìåì- áðàíàõ”, ÷òî ïîòðåáîâàëî â õîäå òàêîãî ìåæäèñöèïëèíàðíîãî èññëåäîâàíèÿ ðå- øàòü ïðîáëåìó êîíöåïòóàëüíîãî äèàëî- ãà â íàíîáèîòåõíîëîãèè, ïðè÷åì ñ îðè- åíòàöèåé íà ïîëó÷åíèå ïî ñóòè äåëà èí- æåíåðíûõ ðåçóëüòàòîâ.  õîäå èññëåäî- âàíèÿ â ýíçèìå, îòâåòñòâåííîé â ìåì- áðàíå ìèòîõîíäðèè (ìàëåíüêîì ñôåðè- ÷åñêîì èëè ïàëî÷êîâèäíîì òåëå, ñâÿ- çàííîì äâîéíîé ìåìáðàíîé â öèòî- ïëàçìå áîëüøèíñòâà êëåòîê) çà ïðîèç- âîäñòâî ýíåðãèè, áûëè âûäåëåíû äâà òèïà áèîìîòîðîâ: ìîòîð F0 — òóðáèíà, ïðèâîäèìàÿ â äâèæåíèå ïîòîêîì ïðî- òîíîâ, è ìîòîð F1 — âûñîêîýôôåêòèâ- íûé ïðåîáðàçîâàòåëü õèìè÷åñêîé ýíåð- ãèè â ìåõàíè÷åñêóþ, êîòîðûé ìîæåò ïðîèçâîäèòü âðàùåíèå ïîñðåäñòâîì ãèäðîëèçà àäåíîçèíòðèôîñôàòà (ÀÒÔ). „Îáà ìîòîðà íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàíû, íî äâèæóòñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûõ íà- ïðàâëåíèÿõ. ...Ðàçìåð âñåé ýíçèìû — ïðèìåðíî 10 íàíîìåòðîâ â äèàìåòðå è 20 íàíîìåòðîâ â âûñîòó. Ýòî, ñëåäîâà- òåëüíî, íà òðè ïîðÿäêà ìåíüøå, ÷åì ñî- âðåìåííûå èñêóññòâåííûå ðîòàöèîí- íûå ìàøèíû. Ïðîöåññ ñáîðêè ìåõàíè- ÷åñêèõ íàíîóñòðîéñòâ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç îãðàíè÷èòåëüíûõ ôàêòîðîâ â íàíî- Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 � �� �(.� ������ ��� ��� ���������#���� ��� ���������� ì èêðî òð óá êà ð å ãóëè ðóå ìà ÿ ñá îð êà ðå ãóëè ðóå ì àÿ ñá îð êà Ðèñ. 8. Áåòà-òóáóëèí è àëüôà-òóáóëèí ñïîí- òàííî ñîåäèíÿþòñÿ ìåæäó ñîáîé ïîñðåäñòâîì ïîëèìåðèçàöèè â ôîðìó ôóíêöèîíàëüíîé ïîäñèñòåìû, íàçûâàåìîé „hetrodimer”, à çà- òåì ñîáèðàþòñÿ â ëèíåéíûå „protofilament”, â ñâîþ î÷åðåäü ñîåäèíÿþùèåñÿ â ìèêðîòðóáî÷êè 16 òåõíîëîãèè. Ýòà ïðîáëåìà ðåøàåòñÿ â ïðèðîäå ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ ñàìîîðãà- íèçóþùåéñÿ ñáîðêè”. ÀÒÔ-ñèíòàçà ðàññìàòðèâàåòñÿ â ýòîì ñëó÷àå êàê ðîòàöèîííàÿ ìàøèíà, êîòî- ðóþ â áèîëîãè÷åñêîì ìèðå ìîæíî îá- íàðóæèòü â æãóòèêîâîì ìîòîðå áàêòå- ðèè (ðèñ. 9). „Âðàùåíèå èçîëèðîâàííî- ãî ìîòîðà F1, ïðèâîäèìîãî â äâèæåíèå ÀÒÔ ãèäðîëèçîì, íåïîñðåäñòâåííî íà- áëþäàëîñü ñ ïîìîùüþ îïòè÷åñêîãî ìèêðîñêîïà, ÷òî ïîçâîëèëî ðàñêðûòü åãî óäèâèòåëüíîå ôóíêöèîíèðîâàíèå. Ýòîò ìîòîð âðàùàåòñÿ îòäåëüíûìè øà- ãàìè â 120°, ïðè÷åì êàæäûé èç íèõ ïðè- âîäèòñÿ â äâèæåíèå ñ ïîìîùüþ ãèäðî- ëèçà îäíîé ÀÒÔ-ìîëåêóëû ñ áëèçêîé ê ñîâåðøåíñòâó ýôôåêòèâíîñòüþ”18. Ïðîöåññ ñáîðêè ìåõàíè÷åñêèõ íàíî- óñòðîéñòâ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç îãðàíè÷è- òåëüíûõ ôàêòîðîâ â íàíîòåõíîëîãèè. Ýòà ïðîáëåìà ðåøàåòñÿ â ïðèðîäå ñ ïî- ìîùüþ ìåòîäîâ ñàìîîðãàíèçóþùåéñÿ ñáîðêè. ×òîáû ïîíÿòü è èñïîëüçîâàòü ïðèíöèïû, ëåæàùèå â îñíîâå ýòèõ ïðî- öåññîâ, èññëåäîâàòåëè ðàçîáðàëè òàêîé äâîéíîé ìîòîð íà ÷àñòè è ñòàëè èçó÷àòü ôóíêöèîíèðîâàíèå îòäåëüíûõ åãî ÷àñ- òåé. Ýòî áûëî íåîáõîäèìî, ÷òîáû „èçó- ÷èòü èõ ñóùíîñòü è òî, êàêèì îáðàçîì ñíîâà ñîáðàòü äàííûå ÷àñòè â ôóíêöèî- íàëüíóþ íàíîìàøèíó”. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé çàäà÷è èññëåäîâàòåëè èñïîëüçîâà- ëè øèðîêî ïðèìåíÿåìûé â ïðèðîäå ìå- òîä ñàìîñáîðêè19. Ðîññèéñêèå ó÷åíûå èìåííî òàêèì îá- ðàçîì èññëåäîâàëè ñòðóêòóðó è ôóíêöèî- íèðîâàíèå òàêîãî ðîäà åñòåñòâåííîé ìî- ëåêóëÿðíîé ìàøèíû20 è íà ýòîé îñíîâå ïðåäëîæèëè óñîâåðøåíñòâîâàòü åå, à ôàêòè÷åñêè ñîçäàòü „èñêóññòâåííóþ” ìîëåêóëÿðíóþ ìàøèíó (çà ñ÷åò êîððåê- öèè èçíîñèâøåéñÿ „ïðèðîäíîé ìàøè- íû”, ÷òî ïðèâåëî ê ãèïîêñèè è ñåðäå÷- íîé íåäîñòàòî÷íîñòè): „Ñèíòåç ìîëåêó- ëÿðíûõ ýíåðãîíîñèòåëåé â æèâûõ îðãà- íèçìàõ îñóùåñòâëÿåòñÿ ôåðìåíòàìè — ìîëåêóëÿðíûìè ìàøèíàìè21. Âñå îíè ðàáîòàþò òîëüêî â ïðèñóòñòâèè èîíîâ ìàãíèÿ. Íî åñëè â ôåðìåíòàõ çàìåíèòü ïðèðîäíûé ìàãíèé åãî ÷èñòîé èçîòîï- íîé ôîðìîé 25Mg, òî ïðîèçâîäñòâî ýíåð- ãîíîñèòåëåé âîçðàñòàåò â 2—3 ðàçà”. Óæå ñîçäàí òàêîé „íàíîõèìè÷åñêèé êîíòåé- íåð” äëÿ äîñòàâêè èîíîâ 25Mg ïî êðîâå- íîñíîé ñèñòåìå â ñåðäå÷íóþ ìûøöó (èëè äðóãîé îðãàí), ÷òîáû óâåëè÷èòü ïðîèçâî- äèòåëüíîñòü åãî „ìîëåêóëÿðíîé ìàøè- íû”, çàñòàâèâ îòäàòü ýòè èîíû „ñòðàäàþ- ùèì îò ãèïîêñèè òêàíÿì”22. �" Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ Ðèñ. 9. Ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ÀÒÔ-ñèíòàçû: a — âèä ñáîêó íà ÀÒÔ-ñèíòàçó. ÀÒÔ-ñèíòà- çà ñîñòîèò èç ìîòîðîâ F1 è F0, ðàñïîëîæåí- íûõ íà îáùåì âðàùàþùåìñÿ âàëó. Ñòåðæåíü ñòàòîðà ñîåäèíÿåò ýòè äâà ìîòîðà òàê, ÷òîáû íå áûëî ñêîëüæåíèÿ. Ìîòîð F0 ïîðîæäàåò êðóòÿùèé ìîìåíò, ïðèíóæäàþùèé ïîñðåä- ñòâîì ïîòîêà ïðîòîíîâ ìîòîð F1 ñèíòåçèðî- âàòü ÀÒÔ. Íàïðàâëåíèå âðàùåíèÿ — ïî ÷à- ñîâîé ñòðåëêå ñî ñòîðîíû ìåìáðàíû; b — ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå è âèä ñáîêó ìîòîðà F1. Öèëèíäð �3�3 ãèäðîëèçàöèè ÀÒÔ ñîçäàåò âðàùåíèå ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè ÷àñòè ðî- òîðà, ñîñòîÿùåé èç ýëåìåíòîâ � è �; c — ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå è âèä ñáîêó ìîòîðà F0. Ïîòîê ïðîòîíîâ ñîïðîâîæäàåò äâèæåíèå êîëüöåâîé ñòðóêòóðû ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå, ñîçäàâàÿ 10—14 êîïèé ýëåìåíòà c Òàêèì îáðàçîì, â äàííîì ñëó÷àå èñ- ïîëüçîâàí ìåòîä ìèìèêðèè ê ïðèðîä- íûì óñëîâèÿì, à ôèçè÷åñêèé ïîäõîä è ïîäõîä ñòðóêòóðíîé áèîëîãèè ê èññëå- äîâàíèþ îäíîé è òîé æå ãèáðèäíîé íà- íîáèîñèñòåìû âûñòóïàþò êàê ðÿäîïî- ëîæåííûå, à íå êàê ñîïîä÷èíåííûå. Ïðåäåëüíî îáùèå ïðåäñòàâëåíèÿ î íà- íîñèñòåìàõ è íàíîñòðóêòóðàõ ïî ñóòè äåëà ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íàíîêàðòèíó ìèðà — íàíîîíòîëîãèþ, êàê íåêîòîðîå âðåìÿ ïðåæäå âûäâèãàëàñü íà ïåðåäíèé êðàé íàóêè ñèñòåìíàÿ êàðòèíà ìèðà è ñèñòåìíàÿ îíòîëîãèÿ,— íåêîòîðóþ „óíèâåðñàëüíóþ” äëÿ äàííîãî êëàññà èññëåäóåìûõ è ïðîåêòèðóåìûõ îáúåêòîâ òåîðåòè÷åñêóþ ñõåìó. Ýòè òåîðåòè÷å- ñêèå ñõåìû „èìåþò äâå íåðàçðûâíî ñâÿ- çàííûå ìåæäó ñîáîé ñòîðîíû: 1) îíè âûñòóïàþò êàê îñîáàÿ ìîäåëü ýêñïåðè- ìåíòàëüíî-èçìåðèòåëüíîé ïðàêòèêè” è, äîáàâèì, ïðîåêò îñíîâàííîãî íà ýòîé ìîäåëè òåõíè÷åñêîãî äåéñòâèÿ è „2) îä- íîâðåìåííî ñëóæàò ñèñòåìíûì èçîáðà- æåíèåì ïðåäìåòà èññëåäîâàíèÿ, âûðà- æåíèåì ñóùíîñòíîé ñâÿçè èññëåäóåìîé ðåàëüíîñòè”23.  îáúÿñíåíèè íàíîÿâëå- íèé ÷àñòî ñ ëåãêîñòüþ ïåðåñêàêèâàþò îò îäíîé òåîðèè è ÷àñòíîé íàó÷íîé êàðòè- íû ìèðà ê äðóãîé, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ åå ïðèíöèïèàëüíîé ìåæäèñöèïëèíàðíî- ñòüþ. Íàïðèìåð, ýëåêòðîí â îäíîì ñëó- ÷àå ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ñôåðè÷åñêèé èëè òî÷å÷íûé „çàðÿä, âðàùàþùèéñÿ âîêðóã íåêîåé îñè”, â äðóãîì — êàê „îá- ëàêî ýëåêòðîííîãî çàðÿäà ìåæäó äâóìÿ ñâÿçàííûìè àòîìàìè êàê êëåé, ñöåï- ëÿþùèé ýòè àòîìû”, â òðåòüåì — „ýëåê- òðîíû â íàíîòðóáêå íå ÿâëÿþòñÿ ñèëüíî ëîêàëèçîâàííûìè, à ðàçìàçàíû íà áîëüøîì ðàññòîÿíèè âäîëü òðóáêè”, à â ÷åòâåðòîì îíè, êàê â êâàíòîâîé òåîðèè, ïðåäñòàâëÿþòñÿ â âèäå âîëíû: „Åñëè äëèíà âîëíû ýëåêòðîíà íå óêëàäûâàåòñÿ öåëîå ÷èñëî ðàç íà äëèíå îêðóæíîñòè òðóáêè, îíà èíòåðôåðèðóåò ñàìà ñ ñîáîé ñ ïîãàøåíèåì, òàê ÷òî ðàçðåøåíû òîëü- êî òàêèå äëèíû âîëí ýëåêòðîíîâ, êîòî- ðûå óêëàäûâàþòñÿ öåëîå ÷èñëî ðàç íà ïåðèìåòðå òðóáêè”24. Ïî ñóòè äåëà ðå÷ü â íàíîòåõíîëîãèè èäåò î ðàçëè÷íîé ðåà- ëèçàöèè „êâàçèýëåêòðîííûõ” ñõåì íà îñíîâå õèìè÷åñêèõ èëè áèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Òàêèì îáðàçîì, ýëåêòðîí- íûå ñõåìû ÿâëÿþòñÿ ëèøü òîëüêî îä- íèì èç âîçìîæíûõ ñïîñîáîâ ðåàëèçà- öèè è òåîðåòè÷åñêîé ðåïðåçåíòàöèè ðàçëè÷íûõ åñòåñòâåííûõ ïðîöåññîâ (ýëåêòðè÷åñêèõ, õèìè÷åñêèõ èëè áèîëî- ãè÷åñêèõ), ïðîòåêàþùèõ â ãèáðèäíîé íà- íîñèñòåìå. 3. Íîâûé òèï òåîðåòè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ â íàíîòåõíîíàóêå Ñîâðåìåííûå ïðåäñòàâëåíèÿ î íàó÷- íîé òåîðèè ñòàíîâÿòñÿ âñå áîëåå áëèç- êèìè ê åå ïîíèìàíèþ êàê ñâîåãî ðîäà òåõíè÷åñêîé òåîðèè.  êëàññè÷åñêîé òåõíè÷åñêîé è ôèçè÷åñêîé òåîðèÿõ îá- íàðóæèâàåòñÿ ìíîãî îáùåãî, íî åñòü è ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ. Òåõíè÷åñêèå è åñòåñòâåííûå íàóêè çàíèìàþò îäíó è òó æå ïðåäìåòíóþ îáëàñòü èíñòðóìåíòàëü- íî èçìåðèìûõ ÿâëåíèé.  òî æå âðåìÿ, õîòÿ îíè ìîãóò èçó÷àòü îäíè è òå æå îáúåêòû, íî îíè èññëåäóþò èõ ïî-ðàç- íîìó. Òåõíè÷åñêàÿ òåîðèÿ îðèåíòèðîâà- íà íå íà îáúÿñíåíèå è ïðåäñêàçàíèå õîäà åñòåñòâåííûõ ïðîöåññîâ, à íà êîí- ñòðóèðîâàíèå òåõíè÷åñêèõ ñèñòåì. Åñ- òåñòâåííîíàó÷íûå çíàíèÿ è çàêîíû äîëæíû áûòü çíà÷èòåëüíî óòî÷íåíû è ìîäèôèöèðîâàíû â òåõíè÷åñêîé òåî- ðèè, ÷òîáû ñòàòü ïðèìåíèìûìè ê ðåøå- íèþ ïðàêòè÷åñêèõ èíæåíåðíûõ çàäà÷. ×òîáû äîâåñòè òåîðåòè÷åñêèå çíàíèÿ äî óðîâíÿ ïðàêòè÷åñêèõ èíæåíåðíûõ ðåêî- ìåíäàöèé, â òåõíè÷åñêîé òåîðèè ðàçðà- áàòûâàþòñÿ îñîáûå ïðàâèëà, óñòàíàâëè- âàþùèå ñîîòâåòñòâèå ìåæäó ñôåðîé àá- ñòðàêòíûõ îáúåêòîâ òåõíè÷åñêîé òåîðèè è êîíñòðóêòèâíûìè ýëåìåíòàìè ðåàëü- íûõ òåõíè÷åñêèõ ñèñòåì, è ðàçðàáàòûâà- þòñÿ îïåðàöèè ïåðåíåñåíèÿ òåîðåòè÷å- ñêèõ ðåçóëüòàòîâ â îáëàñòü èíæåíåðíîé ïðàêòèêè. Îñîáåííîñòü òåõíè÷åñêèõ íàóê çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â íèõ èíæå- íåðíàÿ äåÿòåëüíîñòü çàìåíÿåò, êàê ïðà- âèëî, ýêñïåðèìåíò. Èìåííî â èíæåíåð- íîé äåÿòåëüíîñòè ïðîâåðÿåòñÿ àäåêâàò- Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 �� �� �(.� ������ ��� ��� ���������#���� ��� ���������� íîñòü òåîðåòè÷åñêèõ âûâîäîâ òåõíè÷å- ñêîé òåîðèè è ÷åðïàåòñÿ íîâûé ýìïè- ðè÷åñêèé ìàòåðèàë.  íèõ òåîðåòè÷å- ñêîå ðàññìîòðåíèå òåñíî ïåðåïëåòàåòñÿ ñ íåïîñðåäñòâåííûìè ïðàêòè÷åñêèìè ïðèëîæåíèÿìè.  ñîâðåìåííîé òåõíî- íàóêå ýòè ðàçëè÷èÿ ïîëíîñòüþ ñíèìà- þòñÿ, òàê êàê åñòåñòâåííîíàó÷íûé ýêñ- ïåðèìåíò ñòàíîâèòñÿ íåîòäåëèìûì îò ïðîåêòèðîâàíèÿ, à ðåçóëüòàòû òàêîãî ðîäà èññëåäîâàíèé íàïðàâëåíû îäíî- âðåìåííî êàê íà îáúÿñíåíèå è ïðåäñêà- çàíèå õîäà åñòåñòâåííûõ íàíîïðîöåñ- ñîâ, òàê è íà êîíñòðóèðîâàíèå íîâûõ èñêóññòâåííûõ íàíîñòðóêòóð. Ýòî ëåãêî óâèäåòü âî ìíîãèõ ðàññóæäåíèÿõ â îá- ëàñòè íàíîòåõíîëîãèè: „Êîíñòðóèðîâà- íèå ýïèòàêñèàëüíûõ ñòðóêòóð „ãåðìà- íèé-êðåìíèé” ñ êâàíòîâûìè òî÷êàìè ñòàëî âîçìîæíûì ïîñëå èçó÷åíèÿ íà÷àëü- íûõ ñòàäèé îñàæäåíèÿ ãåðìàíèÿ íà àòîìíî-÷èñòóþ ïîâåðõíîñòü êðåìíèÿ ìåòîäîì ñêàíèðóþùåé òóíåëüíîé ìèêðî- ñêîïèè â ñâåðõâûñîêîì âàêóóìå. Óïðàâ- ëÿòü ïëîòíîñòüþ è ðàçìåðîì îñòðîâêîâ ãåðìàíèÿ ìîæíî, åñëè ãåðìàíèé ðàñòåò íà ïîâåðõíîñòè êðåìíèÿ ñî ñëîåì îêñè- äà òîëùèíîé â íåñêîëüêî àòîìíûõ ñëî- åâ íåïîñðåäñòâåííî â óñòàíîâêå ìîëåêó- ëÿðíî-ëó÷åâîé ýïèòàêñèè” (êóðñèâ íàø — Â.Ã.)25.  íàíîòåõíîëîãèè â ïðèíöèïå íåâîçìîæíî îòäåëèòü íàó÷íîå èññëåäî- âàíèå îò ðàçðàáîòêè òåõíîëîãèè è èí- æåíåðíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ.  íàíîíàóêå, ñ îäíîé ñòîðîíû, êàê â êëàññè÷åñêîì åñòåñòâîçíàíèè, íà îñíîâå ìàòåìàòè÷åñêèõ ïðåäñòàâëåíèé è ýêñïå- ðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñòðîÿòñÿ îáúÿñ- íèòåëüíûå ñõåìû ïðèðîäíûõ ÿâëåíèé è ôîðìóëèðóþòñÿïðåäñêàçàíèÿ õîäà îïðå- äåëåííîãî òèïà åñòåñòâåííûõ ïðîöåññîâ, à ñ äðóãîé ñòîðîíû, êàê â òåõíè÷åñêèõ íàóêàõ, êîíñòðóèðóþòñÿ íå òîëüêî ïðî- åêòû íîâûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ñèòóà- öèé, íî è ñòðóêòóðíûå ñõåìû íîâûõ, íå- èçâåñòíûõ â ïðèðîäå è òåõíèêå íàíîñè- ñòåì (ðèñ. 10).  ñòðóêòóðå ëþáîé íàó÷íîé òåîðèè íà- ðÿäó ñ êîíöåïòóàëüíûì è ìàòåìàòè÷å- ñêèì àïïàðàòîì âàæíóþ ðîëü èãðàþò òåîðåòè÷åñêèå ñõåìû, îáðàçóþùèå ñâîå- îáðàçíûé âíóòðåííèé ñêåëåò òåîðèè. Ýòè ñõåìû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñîâîêóï- íîñòü àáñòðàêòíûõ îáúåêòîâ, îðèåíòèðî- âàííûõ, ñ îäíîé ñòîðîíû, íà ïðèìåíå- íèå ñîîòâåòñòâóþùåãî ìàòåìàòè÷åñêîãî àïïàðàòà, à ñ äðóãîé,— íà ìûñëåííûé ýêñïåðèìåíò, ò.å. íà ïðîåêòèðîâàíèå âîçìîæíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ñèòóà- öèé. Ýòî — îñîáûå èäåàëèçèðîâàííûå ïðåäñòàâëåíèÿ (òåîðåòè÷åñêèå ìîäåëè), êîòîðûå ÷àñòî âûðàæàþòñÿ ãðàôè÷åñêè (ãåîìåòðè÷åñêè)26. Ïðèìåðîì èõ ìîãóò áûòü ýëåêòðè÷åñêèå è ìàãíèòíûå ñèëî- âûå ëèíèè, ââåäåííûå Ôàðàäååì â êà÷å- ñòâå ñõåìû ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìî- äåéñòâèé. „Ôàðàäååâû ëèíèè ñèëû,— ïèñàë Ìàêñâåëë,— çàíèìàþò â íàóêå îá ýëåêòðîìàãíèòèçìå òàêîå æå ïîëîæåíèå, êàê ïó÷êè ëèíèé â ãåîìåòðèè ïîëîæå- íèÿ. Îíè ïîçâîëÿþò íàì âîñïðîèçâåñòè òî÷íûé îáðàç ïðåäìåòà, î êîòîðîì ìû ðàññóæäàåì”27. Ãåðö èñïîëüçóåò è ðàçâè- âàåò äàëåå ýòó òåîðåòè÷åñêóþ ñõåìó Ôà- ðàäåÿ äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ è îïèñàíèÿ ñâîèõ çíàìåíèòûõ îïûòîâ. Íàïðèìåð, îí ïðèâîäèò èçîáðàæåíèÿ òàê íàçûâàåìîãî ïðîöåññà „îòøíóðîâûâàíèÿ” ñèëîâûõ ëèíèé âèáðàòîðà, ÷òî ñòàëî ðåøàþùèì äëÿ ïåðåäà÷è ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí íà ðàññòîÿíèå è ïîÿâëåíèÿ ðàäèîòåõíèêè, è àíàëèçèðóåò ðàñïðåäåëåíèå ñèë äëÿ ðàç- ëè÷íûõ ìîìåíòîâ âðåìåíè. Îí íàçûâàåò òàêîå èçîáðàæåíèå „íàãëÿäíîé êàðòèíîé ðàñïðåäåëåíèÿ ñèëîâûõ ëèíèé”.  íàíî- íàóêå òàêîãî ðîäà âîëíîâîé ïðîöåññ èñ- ñëåäóåòñÿíà óðîâíå îäèíî÷íîãî ýëåêòðî- íà, àòîìà èëè ìîëåêóëû, à òàêæå êëàñòåðà àòîìîâ è ìîëåêóë. À íà îñíîâå òàêîãî èñ- ñëåäîâàíèÿ, íàïðèìåð èõ âîëíîâîé ôóíêöèè, ñòðîèòñÿ íàíîñèñòåìà, âûïîë- íÿþùàÿ â ïðèíöèïå òó æå ôóíêöèþ, ÷òî è ðàäèîòåõíè÷åñêîå óñòðîéñòâî èëè åãî ýëåìåíòû, êàê, íàïðèìåð, òðàíçèñòîð, ðàáîòàþùèé íà àòîìàðíîì óðîâíå, êîòî- ðûé „ìîæåò ïåðåêëþ÷àòüñÿ ñ êâàíòîâàí- íîãî òîêîïðîâîäÿùåãî ñîñòîÿíèÿ „âêëþ÷åíî” íà íåïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå „âûêëþ÷åíî” è îáðàòíî ñ ïîìîùüþ ïî- äà÷è óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ íà òðå- �� Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ òèé íåçàâèñèìûé ýëåêòðîä28.  òåõíèêå òàêîãî ðîäà ãðàôè÷åñêèå èçîáðàæåíèÿ èãðàþò åùå áîëåå ñóùåñòâåííóþ ðîëü, ïîñêîëüêó îäíà èç îñîáåííîñòåé èíæå- íåðíîãî ìûøëåíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â îïå- ðèðîâàíèè ñõåìàìè è ìîäåëüíûìè ïðåä- ñòàâëåíèÿìè. Èòàê, íàíîòåõíîëîãèÿ ìîæåò áûòü ðàñ- ñìîòðåíà è êàê îáëàñòü íàóêè, è êàê îò- ðàñëü òåõíîëîãèè. Ïîýòîìó è ñóùåñòâóåò òàêîå ìíîãîîáðàçèå åå îïðåäåëåíèé. Îäíè ðàññìàòðèâàþò åå êàê îòðàñëü òåõ- íîëîãèè, ïðè ýòîì ïîä÷åðêèâàÿ åå íà- ïðàâëåííîñòü íà ïðîåêòèðîâàíèå íàíî- ñèñòåì, äðóãèå — êàê íàóêó, èññëåäóþ- ùóþ îáùèå çàêîíîìåðíîñòè ôóíêöèî- íèðîâàíèÿ, ñîçäàíèÿ, ñîâåðøåíñòâîâà- íèÿ è èñïîëüçîâàíèÿ íàíîñèñòåì. Âñå ñõîäÿòñÿ, îäíàêî, íà òîì, ÷òî ïðîáëåìû íàíîíàóêè è íàíîòåõíîëîãèè ÿâëÿþòñÿ êîìïëåêñíûìè è íàõîäÿòñÿ íà ñòûêå ðÿäà íàó÷íûõ è òåõíè÷åñêèõ äèñöèïëèí, ÷òî îíà ïîçâîëÿåò óñòðàíèòü ðàçðûâ ìåæ- äó íàó÷íûì èññëåäîâàíèåì è èíæåíåð- íûì ïðîåêòèðîâàíèåì, êîòîðûé ñóùåñò- âóåò ïðè òðàäèöèîííûõ ìåòîäàõ ðàáîòû, ÷òî ýòî — øèðîêàÿ ñôåðà, èãíîðèðóþ- ùàÿ ãðàíèöû, êîòîðûå ðàçäåëÿþò ðàç- ëè÷íûå àêàäåìè÷åñêèå äèñöèïëèíû è îòäåëÿþò èññëåäîâàíèå îò èíæåíåðíûõ ðàçðàáîòîê. Ïðè ýòîì îíà äåìîíñòðèðóåò ñâîþ àíàëîãè÷íîñòü ñèñòåìîòåõíèêå, íà- ïðàâëåííîé íà èññëåäîâàíèå è ïðîåêòè- ðîâàíèå áîëüøèõ òåõíè÷åñêèõ ñèñòåì, ñ òåì ëèøü îòëè÷èåì, ÷òî â íàíîñèñòåìî- òåõíèêå ðå÷ü èäåò î ìèêðî- è íàíîñèñòå- ìàõ. „Íàíîñèñòåìîòåõíèêà — ñîâîêóï- íîñòü ìåòîäîâ ìîäåëèðîâàíèÿ, ïðîåêòè- ðîâàíèÿ è êîíñòðóèðîâàíèÿ èçäåëèé ðàç- ëè÷íîãî ôóíêöèîíàëüíîãî íàçíà÷åíèÿ, â òîì ÷èñëå íàíîìàòåðèàëîâ, ìèêðî- è íà- íîñèñòåì ñ øèðîêèì èñïîëüçîâàíèåì êâàíòîâî-ðàçìåðíûõ, êîîïåðàòèâíî-ñè- íåðãåòè÷åñêèõ, ãèãàíòñêèõ ýôôåêòîâ è äðóãèõ ÿâëåíèé è ïðîöåññîâ, ïðîÿâëÿþ- ùèõñÿ â óñëîâèÿõ ìàòåðèàëüíûõ îáúåê- òîâ ñ íàíîìåòðè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòè- ÷åñêèìè ðàçìåðàìè ýëåìåíòîâ”29. Äàæå èç íåñêîëüêèõ ïðèâåäåííûõ ïðèìåðîâ âèäíî, ÷òî â íàíîòåõíîëîãèè îïåðèðóþò ïîíÿòèÿìè èç ðàçëè÷íûõ îáëàñòåé ôèçèêè (êàê êëàññè÷åñêîé, Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 �� �� �(.� ������ ��� ��� ���������#���� ��� ���������� Ïðîåêòû íîâûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ñèòóàöèé è íàíîñèñòåì Êîíñòðóêòèâíî-òåõíè÷åñêèå çíàíèÿ î ñâîéñòâàõ íîâûõ íàíîìàòåðèàëîâ è òåõíîëîãè÷åñêèå çíàíèÿ î ñïîñîáàõ èõ èçãîòîâëåíèÿ Ìåòîäû è ñðåäñòâà ìàòåìàòèêè Íàíîñèñòåìû (îáúåêò èññëåäîâàíèÿ è èíæåíåðíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ) â ïðèðîäíîé èëè èñêóññòâåííîé ñðåäåÄâèæåíèå (ôóíêöèîíèðîâàíèå) èññëåäîâàíèå èçãîòîâëåíèåÎáúåêòíàÿ îáëàñòü íàíîÿâëåíèé ñ è í ò å ç ñ õ å ì à ò è ç à ö è ÿ ê î í ñ ò ð ó è ð î â à í è å Òåîðåòè÷åñêèå êîíñòðóêòû ðàçëè÷íûõ íàó÷íûõ òåîðèé „òèðàæèðîâàíèå“ñòðóêòóðíûõ ñõåì íàíîñèñòåì Äåäóêòèâíûé âûâîä äîêàçàòåëüñòâî Îáëàñòü òåîðåòè÷åñêîãî çíàíèÿ ôóíêöèîíàëüíûå (ìàòåìàòè÷åñêèå, ãåîìåòðè÷åñêèå) „ïîòî÷íûå“ (îïèñûâàþùèå ôèçè÷åñêèå, õèìè÷åñêèå, áèîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû) ñòðóêòóðíûå (êîíñòðóêòèâíûå) òåîðåòè÷åñêèå (îíòîëîãè÷åñêèå) ñõåìû à í à ë è ç Òåõíè÷åñêèå çíàíèÿ îá ýêñïåðèìåíòàëüíîì îáîðóäîâàíèè Àáñòðàêòíûå îáúåêòû òåîðèè Îáúÿñíåíèå è ïðåäñêàçàíèå õîäà åñòåñòâåííûõ ïðîöåññîâ Ðèñ. 10. Ñòðóêòóðà íàíîíàóêè òàê è êâàíòîâîé ìåõàíèêè), õèìèè, áèîëîãèè è öåëîãî ðÿäà òåõíè÷åñêèõ íàóê. Äàæå â ñëó÷àå îðãàíèçàöèè âçàè- ìîäåéñòâèÿ òîëüêî ôèçèêîâ è áèîëîãîâ ïðè ðåøåíèè îáùåé íàó÷íîé çàäà÷è âîçíèêàþò ñëîæíûå ïðîáëåìû âçàèìî- ïîíèìàíèÿ è ïîñòðîåíèÿ ãèáðèäíûõ òåîðåòè÷åñêèõ ñõåì. Ïîýòîìó â íàíî- òåõíîëîãèè ïîÿâëÿåòñÿ îñòðàÿ ïîòðåá- íîñòü â ñïåöèàëèñòàõ, âëàäåþùèõ îäè- íàêîâî õîðîøî çíàíèÿìè è ìåòîäàìè íåñêîëüêèõ íàóê, à òàêæå è â òàê íàçû- âàåìûõ äæåíåðàëèñòàõ — ñïåöèàëèñòàõ ñ ðàçâèòîé ñïîñîáíîñòüþ ê ôèëîñîô- ñêîé ðåôëåêñèè, ñïîñîáíûõ îáåñïå÷èòü ñòûêîâêó ðàçëè÷íûõ èññëåäîâàòåëüñêèõ è ïðîåêòíûõ ãðóïï è èõ ðàçíîðîäíûõ íàó÷íûõ ïðåäñòàâëåíèé. Ê ýòîìó ñëåäó- åò äîáàâèòü íå ìåíåå ñëîæíûå ïðîáëå- ìû âçàèìîäåéñòâèÿ è âçàèìîïîíèìà- íèÿ òåîðåòèêîâ, ýêñïåðèìåíòàòîðîâ, ïðîåêòèðîâùèêîâ, òåõíîëîãîâ, îðãàíè- çàòîðîâ ïðîèçâîäñòâà, òàêæå ÷àñòî ãî- âîðÿùèõ ôàêòè÷åñêè íà ðàçíûõ ÿçûêàõ. Âñå âîçðàñòàþùóþ âàæíîñòü â íàíîòåõ- íîëîãèè ïðèîáðåòàþò òàêèå ïðîáëåìû, êàê âíåäðåíèå, îöåíêà ôóíêöèîíèðîâà- íèÿ (âêëþ÷àÿ îöåíêó êàê ïîçèòèâíûõ, òàê è íåãàòèâíûõ ïîñëåäñòâèé íàíîòåõ- íîëîãèé) è óòèëèçàöèè íàíîñèñòåì (ðèñ. 11).  íàíîòåõíîëîãèè ðàçëè÷àþò äâå îñ- íîâíûå ñòðàòåãèè (ñì. ñõåìó íà ðèñ. 12). Ñ îäíîé ñòîðîíû, ñóùåñòâóåò òàê íàçû- âàåìûé „top-down” (ñâåðõó âíèç) ïîä- õîä, „äîìèíèðóþùèé ãëàâíûì îáðàçîì â ôèçèêå è ôèçè÷åñêîé òåõíèêå.  äàí- íîì ñëó÷àå, èñõîäÿ èç ìèêðîòåõíèêè ðàññìàòðèâàþòñÿ âñå áîëåå è áîëåå ìè- íèàòþðíûå êîìïîíåíòû è ñòðóêòóðû. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, èìååòñÿ „bottom up” (ñíèçó ââåðõ) ïîäõîä, êîòîðûé íàïðàâ- ëåí íà öåëåâîå ñîçäàíèå âñå áîëåå ñëîæíûõ ñèñòåì èç àòîìàðíûõ èëè ìî- �� Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ Ðóêîâîäèòåëü ïðîåêòà Êîìïëåêñíîå èññëåäîâàíèå Ñèñòåìíîå ïðîåêòèðîâàíèå Ìåòîäîëîãè÷åñêàÿ äåÿòåëüíîñòü Ñèñòåìíûé ìåíåäæìåíò èññëåäîâàíèå ïðîèçâîäñòâî ýêñïëóàòàöèÿ ... ... ... ... S1-n S1-m Âíåäðåíèå Îðãàíèçàöèÿ è îöåíêà ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ïðîåêòèðîâàíèå S1-n 1-m S n mS n 1 S 2 1 S 1 1 S k 1 S 1 m S 1 2 S 1 k S n 2 S k 2 S k m S 2 k S k k S 2 m Óòèëèçàöèÿ .. . .. . Êîìïëåêñíàÿ ìîäåëü íàíîñèñòåìû Ñòûêîâêà ôèçè÷åñêèõ, õèìè÷åñêèõ è áèîëîãè÷åñêèõ êîìïîíåíòîâ íàíîñèñòåìû Ïðîåêò íàíî ñèñòåìû Ðèñ. 11. Ñõåìà ýòàïîâ è âçàèìîäåéñòâèé â íàíîòåõíîëîãèè ëåêóëÿðíûõ ýëåìåíòîâ. Ýòîò ïîäõîä äî ñèõ ïîð áîëüøå ïðåäñòàâëåí õèìèåé è áèîëîãèåé, â êîòîðûõ îáðàùåíèå ñ îáú- åêòàìè íàíîìåòðè÷åñêîé âåëè÷èíû óæå äàâíî ÿâëÿåòñÿ îáû÷íûì äåëîì”30. Êàê âèäíî èç âûøåïðèâåäåííîé ñõå- ìû, íàíîíàóêà îðèåíòèðóåòñÿ, ñ îäíîé ñòîðîíû, íà îáùèå ìåòîäîëîãè÷åñêèå íàíîñèñòåìíûå ïðåäñòàâëåíèÿ, ïî- ñêîëüêó íå ñóùåñòâóåò åäèíîé òåîðèè äëÿ âñåõ ó÷àñòâóþùèõ â íàíîòåõíîëî- ãè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè íàó÷íûõ äèñöè- ïëèí è äëÿ ñîîòíåñåíèÿ ÷àñòíûõ òåîðå- òè÷åñêèõ ñõåì íåîáõîäèìî îáðàùàòüñÿ íåïîñðåäñòâåííî ê îáùåíàó÷íîé êàð- òèíå ìèðà. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, åå òåîðå- òè÷åñêèå ìîäåëè âñåãäà îïîñðåäóþòñÿ „óíèâåðñàëüíûìè” (íî ïðîáëåìíî- îðèåíòèðîâàííûìè) ñðåäñòâàìè èìè- òàöèîííîãî êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðî- âàíèÿ, ãäå óæå „çàøèòà” îïðåäåëåííàÿ ìàòåìàòè÷åñêàÿ ñõåìà äëÿ ïðåäñòàâëå- íèÿ îáúåêòà èññëåäîâàíèÿ („êîíôèãó- ðàòîð”). Òåîðåòè÷åñêèå ñõåìû íàíî- íàóêè, êðîìå òîãî, âñåãäà ñîåäèíÿþò â ñåáå íå òîëüêî îòîáðàæåíèå õîäà åñòå- ñòâåííîãî ïðîöåññà â íàíîñòðóêòóðàõ (àáñòðàêòíûå ñòðóêòóðíûå ñõåìû), íî è îïèñàíèå àëãîðèòìîâ èññëåäîâàíèÿ è êîíñòðóèðîâàíèÿ òàêèõ íàíîñòðóêòóð (àáñòðàêòíûå ïîòî÷íûå — àëãîðèòìè- ÷åñêèå — ñõåìû). Èìåííî ïîýòîìó íà- íîíàóêà è íàíîòåõíîëîãèÿ ïðàêòè÷å- ñêè íåðàçëè÷èìû è íåðàçúåäèíèìû è ñîñòàâëÿþò åäèíóþ íàíîòåõíîíàóêó (nanotechnoscience). Òàêèì îáðàçîì, íàíîòåõíîëîãèÿ ìî- æåò áûòü ðàññìîòðåíà è êàê îáëàñòü íàóêè, è êàê îòðàñëü òåõíîëîãèè. Îäíè ðàññìàòðèâàþò åå êàê îòðàñëü òåõíîëî- ãèè, ïðè ýòîì ïîä÷åðêèâàÿ åå íàïðàâ- ëåííîñòü íà ïðîåêòèðîâàíèå íàíîñè- ñòåì, äðóãèå — êàê íàóêó, èññëåäóþùóþ îáùèå çàêîíîìåðíîñòè ôóíêöèîíèðî- âàíèÿ, ñîçäàíèÿ, ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ è èñïîëüçîâàíèÿ íàíîñèñòåì, òðåáóþùèõ ñèñòåìíîãî ïîäõîäà ê çàäà÷àì èõ àíà- ëèçà è ñèíòåçà. Âñå ñõîäÿòñÿ, îäíàêî, íà òîì, ÷òî ïðîáëåìû íàíîíàóêè è íàíî- òåõíîëîãèè ÿâëÿþòñÿ êîìïëåêñíûìè è Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 �� �� �(.� ������ ��� ��� ���������#���� ��� ���������� Ðèñ. 12. Íàíîíàóêà è íàíîòåõíîëîãèÿ êàê òåõíîíàóêà íàõîäÿòñÿ íà ñòûêå ðÿäà íàó÷íûõ è òåõ- íè÷åñêèõ äèñöèïëèí, ÷òî îíà ïîçâîëÿåò óñòðàíèòü ðàçðûâ ìåæäó èññëåäîâàíèåì è ïðîåêòèðîâàíèåì, êîòîðûé ñóùåñòâó- åò ïðè òðàäèöèîííûõ ìåòîäàõ ðàáîòû, ÷òî ýòî — øèðîêàÿ ñôåðà, èãíîðèðóþ- ùàÿ ãðàíèöû, êîòîðûå ðàçäåëÿþò ðàç- ëè÷íûå àêàäåìè÷åñêèå äèñöèïëèíû è îòäåëÿþò èññëåäîâàíèå îò èíæåíåðíûõ ðàçðàáîòîê. Ïðîåêòíàÿ óñòàíîâêà, îä- íàêî, îêàçûâàåò âëèÿíèå íà èçìåíåíèå ïðèîðèòåòîâ òàêîãî êîìïëåêñíîãî èñ- ñëåäîâàíèÿ, ñïîñîáñòâóåò ôîðìèðîâà- íèþ îòíîøåíèÿ ê íàó÷íîìó çíàíèþ íå òîëüêî êàê ê çíàíèþ î ÷åì-òî, íî è êàê ê ñðåäñòâó äåÿòåëüíîñòè: „ãëàâíûì âè- äåíèåì íàíîòåõíîëîãèè ñ ñàìîãî íà÷à- ëà áûëà öåëåíàïðàâëåííàÿ ìàíèïóëÿ- öèÿ ìàòåðèåé íà àòîìàðíîì óðîâíå”31. Òàêàÿ äâîéñòâåííàÿ îðèåíòàöèÿ íà- íîòåõíîëîãèè è íà íàó÷íûå èññëåäîâà- íèÿ åñòåñòâåííûõ, ïðèðîäíûõ ÿâëåíèé, è íà ïðîèçâîäñòâî, âîñïðîèçâåäåíèå çà- ìûñëà èñêóññòâåííûì ïóòåì çàñòàâëÿåò âçãëÿíóòü íà ñâîå „èçäåëèå” îäíîâðå- ìåííî êàê íà ïðèðîäíûé îáúåêò, êîòî- ðûé âûñòóïàåò êàê „åñòåñòâåííî-èñêóñ- ñòâåííàÿ” ñèñòåìà. Ñ îäíîé ñòîðîíû, íàíîñèñòåìà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ÿâëå- íèå ïðèðîäû, êîòîðîå ïîä÷èíÿåòñÿ åñ- òåñòâåííûì çàêîíàì, à ñ äðóãîé — òî, ÷òî íåîáõîäèìî èñêóññòâåííî ñîçäàòü: ñíà÷àëà îïðåäåëèòü ìàòåðèàëüíûå óñ- ëîâèÿ è èñêóññòâåííûå ñðåäñòâà, âëè- ÿþùèå íà ïðèðîäó â íóæíîì íàïðàâëå- íèè, çàñòàâëÿþùèå åå ôóíêöèîíèðî- âàòü òàê, êàê ýòî íóæíî äëÿ ÷åëîâåêà, è ëèøü ïîòîì íà îñíîâå ïîëó÷åííûõ çíà- íèé çàäàòü òðåáîâàíèÿ ê ýòèì óñëîâèÿì è ñðåäñòâàì, à òàêæå óêàçàòü ñïîñîáû è ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èõ îáåñïå÷åíèÿ è èçãîòîâëåíèÿ.  ñâîþ î÷åðåäü èñêóññò- âåííî ñîçäàííûå â ýêñïåðèìåíòå ñèòóà- öèè ñàìè äîëæíû áûòü ïðåäñòàâëåíû è îïèñàíû â íàó÷íîì ïëàíå êàê îïðåäå- ëåííûå åñòåñòâåííûå ïðîöåññû. Îäíà- êî â êëàññè÷åñêîì åñòåñòâåííîíàó÷íîì ýêñïåðèìåíòå ãëàâíûé àêöåíò âñå æå äîëæåí äåëàòüñÿ íà åñòåñòâåííîé ïîçè- öèè, à â òðàäèöèîííîé èíæåíåðíîé äåÿòåëüíîñòè îí ñòàâèòñÿ íà èñêóññò- âåííîé ïîçèöèè, ïîñêîëüêó îñíîâíàÿ öåëü ýêñïåðèìåíòà â êëàññè÷åñêîì åñ- òåñòâîçíàíèè — ïîäêðåïèòü, îáîñíî- âàòü ñ ïîìîùüþ èñêóññòâåííûõ ñðåäñòâ òåîðåòè÷åñêè âûâåäåííûå åñòåñòâåííûå çàêîíû. Öåëü æå òðàäèöèîííîé èíæå- íåðíîé äåÿòåëüíîñòè, ó÷èòûâàÿ ýòè çà- êîíû — ñîçäàòü èñêóññòâåííûå òåõíè- ÷åñêèå ñðåäñòâà è ñèñòåìû äëÿ óäîâëå- òâîðåíèÿ îïðåäåëåííûõ ÷åëîâå÷åñêèõ ïîòðåáíîñòåé.  íàíîòåõíîëîãèè ýòè ïîçèöèè íàñòîëüêî ïåðåïëåòàþòñÿ, ÷òî íàíîòåõíîëîãè÷åñêèé ýêñïåðèìåíò ñòà- íîâèòñÿ îäíîâðåìåííî è ñðåäñòâîì ïðîåêòèðîâàíèÿ íàíîñèñòåì.  âûøåä- øåé çà ïîñëåäíåå âðåìÿ íà ðàçíûõ ÿçû- êàõ ìíîãî÷èñëåííîé ïîïóëÿðíîé è êâà- çèôèëîñîôñêîé ëèòåðàòóðå ÷àñòî îãðà- íè÷èâàþòñÿ ðÿäîì îáùèõ çàÿâëåíèé îòíîñèòåëüíî íàíîòåõíîëîãèè, íå âñå- ãäà ñõâàòûâàÿ ñóòü ïðîèñõîäÿùèõ â ýòîé íîâîé îáëàñòè íàóêè è òåõíèêè ïðîöåñ- ñîâ. Ïîýòîìó ìû ïîïûòàëèñü ïðîèëëþ- ñòðèðîâàòü ïðîèñõîäÿùèå â íåé èçìå- íåíèÿ, à ïî ñóòè äåëà ôîðìèðîâàíèå íîâîé ïàðàäèãìû íàó÷íîãî èññëåäîâà- íèÿ è òåõíîëîãè÷åñêîãî äåéñòâèÿ íà ðÿäå êîíêðåòíûõ ïðèìåðîâ èç ñàìîé ñîâðåìåííîé ïðàêòèêè íàíîíàóêè. Ëèòåðàòóðà è ïðèìå÷àíèÿ 1 Heinze Ò. Die Kopplung von Wissenschaft und Wirtschaft. Das Beispiel der Nanotechnologie.— Frankfurt; New York, 2006.— S.113. 2 Ibid.— S.108,109. 3 Paschen H., Coenen Chr., Fleischer T.u.a. Nanotechnologie. Forschung, Entwicklung, Anwendung.— Ber- lin; Heidelberg; New York: Springer, 2004.— S.52. 4 Ibid.— S.53. 5 Schummer J. The global institualization of nanotechnology research: A bibliomeric approach to the asses- sment of science policy // Scientometrics.— 2007.— Vol. 70, No. 3.— P. 677—678. �� Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ 6 Ibid.— P. 678—679. 7 Poole Ch.P., Jr., Owens J. Fr. Introduction to nanotechnology. Wiley-Interscience: — A John Wiley & sons, Inc., Publication, 2003 (ðóññêèé ïåðåâîä: ×. Ïóë-ìë., Ô. Îóýíñ. Íàíîòåõíîëîãèè.— Ì.: Òåõíîñôåðà, 2006). 8 Ñì.: http://en.wikipedia.org/wiki/Nanotechnology . 9 Paschen H., Coenen Chr., Fleischer T. u.a. Nanotechnologie. Forschung, Entwicklung, Anwendung.— Berlin, Heidelberg; New York, 2004.—S. 58. 10 Roth S., Kern D. Self-Assembly of carbon Nanotube Transistors. // Nanotechnology — Physics, Chemistry, and Biology of Functional Nanostructures. Results of the first research programme Kompetenznetz „Funk- tionelle Nanostrukturen” (Competence Network on Functional Nanostructures) / Th. Schimmel et al. (Eds.).— Stuttgart; Landesstiftung Baden-Wurttemberg, 2008.— P. 77—94. 11 Nanoscope Software 6.13 User Guide. Veeco Instruments Inc., 2004 (www.veeco.com/pdfs.php/268/ ?showPDF=true). 12 Âåäóùåå ïðåäñòàâëåíèå íàíîòåõíîëîãèè êàê öåëåíàïðàâëåííîé ìàíèïóëÿöèè ìàòåðèåé íà àòîìàð- íîì óðîâíå áûëî ñôîðìóëèðîâàíî åùå â 1959 ãîäó àìåðèêàíñêèì ôèçèêîì, Íîáåëåâñêèì ëàóðåàòîì Ðè÷àðäîì Ôåéíìàíîì.  1981 ãîäó Ãåðä Êàðë Áèíèã (G. Bining) è Ãåíðèõ Ðîðåð (H. Rohrer) ñêîíñòðóè- ðîâàëè ïåðâûé çîíäîâûé ìèêðîñêîï, ñêàíèðóþùèé òóííåëüíûé ìèêðîñêîï (ÑÒÌ), ïðè ïîìîùè êî- òîðîãî óäàëîñü âèçóàëèçîâàòü àòîìû. Ñ ïîìîùüþ çîíäà ýòîãî ïðèáîðà ìîæíî îïðåäåëèòü ìîäóëÿöèþ ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè, ýíåðãèè ñâÿçåé àòîìîâ è íàáëþäàòü êàæäûé àòîì ïî îòäåëüíîñòè è â çàäàííûõ òî÷êàõ. Ðîäèëñÿ íîâûé ôèçè÷åñêèé ìåòîä — ñêàíèðóþùàÿ çîíäîâàÿ ìèêðîñêîïèÿ, à âìåñòå ñ íåé è òåõíîëîãè÷åñêèé ïðèåì ëîêàëüíîãî âîçäåéñòâèÿ íà ïîâåðõíîñòü (ýëåêòðè÷åñêîãî, ìàãíèòíîãî, ìåõàíè- ÷åñêîãî è ò. ä.) ñ òî÷íîñòüþ îðèåíòàöèè äî îòäåëüíûõ àòîìîâ. Åãî îòíîñÿò ñåé÷àñ ê îñíîâíûì ìåòîäàì íàíîòåõíîëîãèè. 13 Ñêàíèðóþùèé àòîìíûé ñèëîâîé ìèêðîñêîï „ïîñòàâëÿåò íå èçîáðàæåíèÿ èëè çâóêîâûå ñèãíàëû, à äàííûå, êîòîðûå ïðîòîêîëèðóþò âçàèìîäåéñòâèå îñòðèÿ çîíäà è ïîâåðõíîñòè îáðàçöà”. Çäåñü âàæíû ïðîöåññû èíòåðïðåòàöèè è ïîäãîòîâêè ïîëó÷åííîãî ýìïèðè÷åñêîãî ìàòåðèàëà, ò.å. äàííûõ èçìåðåíèé. Ãëàâíóþ ðîëü â ýòèõ ïðîöåññàõ èãðàåò ñïåöèàëüíûé ïðîãðàììíûé ïðîäóêò äëÿ ãðàôè÷åñêîé îáðàáîòêè äàííûõ, ïðåäëàãàþùèé ñðåäñòâà äëÿ ðàáîòû ñ èçîáðàæåíèåì: ïðîÿñíèòü, çàòóìàíèòü åãî, ñäåëàòü ðåëü- åôíûì. Êîìïüþòåðíûå ïðîãðàììû ïîçâîëÿþò ïðèñïîñîáèòü àáñòðàêòíûå äàííûå ê íàøèì ïðèâû÷- íûì çðèòåëüíûì âîñïðèÿòèÿì. Ïåðâîå, ÷òî äîëæíî áûòü ñäåëàíî — ïðèäàòü äàííûì èçìåðåíèÿ ôîðìó îðòîãîíàëüíîé ïðîåêöèè (ò.å. çàäàòü ïðåäñòàâëåíèå â ïðÿìîóãîëüíûõ êîîðäèíàòàõ), „òàêèì îáðàçîì ïðåäñòàâèòü, êàêîâûìè àòîìíûå ãðóïïû òåîðåòè÷åñêè ïðåäïîëàãàþòñÿ áûòü. Îíè òàêæå î÷èùàþò èçî- áðàæåíèå îò øóìîâ, ò.å. àðòåôàêòîâ èçìåðèòåëüíîãî ïðîöåññà. Ïðîãðàììà äàæå ìîæåò ïðåäñòàâèòü âñå â öâåòå. Õîòÿ íà àòîìàðíîì óðîâíå íåò íèêàêèõ öâåòîâ, áîëüøèíñòâî íàíî èçîáðàæåíèé ÿâëÿþòñÿ, òåì íå ìåíåå, öâåòíûìè. Ñ ïîìîùüþ ïðåîáðàçîâàíèé Ôóðüå ìîæíî óáðàòü èç èçîáðàæåíèÿ øóìû è ïîìå- õè, êîòîðûå ìåøàþò îòîáðàæàåìîé íà êàðòèíêå „èëëþçèè ðåàëüíîñòè”. Èìåííî ïðîãðàììà ïðèäàåò äàííûì âèä ïîâåðõíîñòè èëè ãëóáèííîé ñòðóêòóðû” (ñì.: J. Soentgen. Atome Sehen, Atome Horen. // Nanotechnologien im Kontext. Philosophische, ethische und gesellschaftliche Perspektive.— Berlin: Aka- demische Verlagsgesellschaft Aka GmbH, 2006).  ïðèíöèïå ýòà ðàáîòà íè÷åì íå îòëè÷àåòñÿ îò ðàçâåäêè ìåñòíîñòè ñ ïîìîùüþ ðàäèîëîêàöèîííîãî óñòðîéñòâà, íàïðèìåð, ñî ñïóòíèêîâ. Ïîëó÷åííûå äàííûå òàêæå ïðîõîäÿò ÷åðåç ìíîãîñòóïåí÷àòûé ïðîöåññ ôèëüòðàöèè è óñòðàíåíèÿ ïîìåõ, ïðîÿñíÿþùèõ èçî- áðàæåíèå, ïðè÷åì õàðàêòåð ïîñëåäíåãî çàâèñèò îò ïîñòàâëåííîé öåëè. Åñëè íóæíî êàðòîãðàôèðîâàòü ðåëüåô ìåñòíîñòè, òî äàåòñÿ îäèí òèï èçîáðàæåíèÿ, à åñëè, íàïðèìåð, èññëåäîâàòü äîííûå îòëîæåíèÿ â âîäîåìàõ è ðåêàõ èëè çàëåãàíèå ãîðíûõ ïîðîä, - äðóãîå. Êàê è â ñëó÷àå ñ àòîìíûì ñèëîâûì ìèêðîñ- êîïîì, êîòîðûé òåñòèðóåò ïîâåðõíîñòü îáðàçöà ñ ïîìîùüþ òîí÷àéøåãî çîíäà, ðàäàð ïðîâîäèò ñêàíè- ðîâàíèå ïîâåðõíîñòè, ïîñûëàÿ è ïðèíèìàÿ ñèãíàëû îò ïîâåðõíîñòè ðàçëè÷íûõ òåë è îáðàáàòûâàÿ èõ ñ ïîìîùüþ êîìïüþòåðîâ.  ñóùíîñòè, îñòðèå íàêîíå÷íèêà çîíäà íå ñîïðèêàñàåòñÿ ñ ïîâåðõíîñòüþ îá- ðàçöà è èçìåðÿþòñÿ ñèëû èõ ïðèòÿæåíèÿ èëè îòòàëêèâàíèÿ. Ê ñèñòåìå „îáðàçåö — èãëà” â ñêàíèðóþ- ùåì òóííåëüíîì ìèêðîñêîïå ïðèëîæåíà ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ è ýëåêòðîíû, êàê áû ïåðåñêàêèâàÿ ñ îáðàçöà íà èãëó, ñîçäàþò òóííåëüíûé òîê, âåëè÷èíà êîòîðîãî ýêñïîíåíöèàëüíî çàâèñèò îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó èññëåäóåìûì îáðàçöîì è îñòðèåì çîíäà. Ñêàíèðóþùèé ýëåêòðîííûé ìèêðîñêîï âîîáùå îñó- ùåñòâëÿåò ñêàíèðîâàíèå ñôîêóñèðîâàííûì ïó÷êîì ýëåêòðîíîâ, ÷òî åãî åùå áîëåå ñáëèæàåò ñ ðàäèîëî- êàöèåé, êîòîðàÿ ñåãîäíÿ èñïîëüçóåò äëÿ ëîêàöèè îáúåêòîâ íå òîëüêî âîëíû ðàäèîäèàïàçîíà. Ðàäèî- âîëíû ïðè ýòîì ðàññìàòðèâàþòñÿ ëèøü êàê îäèí èç òèïîâ âîëí ïðîèçâîëüíîé ïðèðîäû íàðÿäó ñ èí- ôðàêðàñíûìè è ñâåòîâûìè êîëåáàíèÿìè, à òàêæå ðåíòãåíîâñêèì è ãàììà-èçëó÷åíèåì èëè ìåõàíè÷åñ- êèìè óëüòðàçâóêîâûìè êîëåáàíèÿìè óïðóãîé ñðåäû. Ñîáñòâåííî, è ïîëó÷åííîå ñ ïîìîùüþ ðàäàðà íå- îáðàáîòàííîå èçîáðàæåíèå ìàëî ÷òî ìîæåò ñîîáùèòü îá èññëåäóåìîé ïîâåðõíîñòè, åñëè íå ïðîèçâåäå- íà åãî ðåêîíñòðóêöèÿ ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî ïðîãðàììíîãî àëãîðèòìà (ñì., íàïðèìåð: S. Azevedo, T.E. Mcewan. Micro Power Impulse Radar // Science & Technology Review January/February 1996 - http://wwwlasers.llnl.gov/ lasers/idp/mir/mir.html). 14  ñêàíèðóþùåì ýëåêòðîííîì ìèêðîñêîïå ôóíêöèþ ëó÷à ñâåòà âûïîëíÿåò ïîòîê ýëåêòðîíîâ, âû- ïóñêàåìûõ èç ýëåêòðîííîé ïóøêè è óïðàâëÿåìûé ðÿäîì ëèíç è îòêëîíÿþùèõ ïëàñòèí. Ñêàíèðóþùèé ýëåêòðîííûé ìèêðîñêîï ïðåâðàùàåòñÿ èç ñëîæíîãî ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ïðèáîðà â ïðîìûøëåííóþ Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 �� �� �(.� ������ ��� ��� ���������#���� ��� ���������� óñòàíîâêó „Nanowriter” ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé ëèòîãðàôèè äëÿ ïðîèçâîäñòâà íàíîñòðóêòóð. (Ñì.: H. Ahmed. Nanostructure Fabrication // Proceedings of the IEEE.— 1991.— Vol. 79, No 8.— P. 1144—1145). 15 Àëôèìîâ Ì.Â. Ñàìîñáîðêà ìîëåêóë: Îñíîâíûå îòêðûòèÿ åùå âïåðåäè! // Öåíòð ôîòîõèìèè ÐÀÍ.— 2006, äåêàáðü,— ¹ 1. „Ñàìîñáîðêà êîìïüþòåðíîé íàíîïàìÿòè: Íîâûé íàíîìàòåðèàë, ðàçðàáîòàííûé ó÷åíûìè èç óíèâåðñèòåòà øòàòà Ïåíñèëüâàíèÿ (ÑØÀ), ïðèâåäåò ê ðàäèêàëüíîìó èçìåíåíèþ â òåõíî- ëîãèè ìèêðîýëåêòðîíèêè è ê ñîçäàíèþ ìîäóëåé ïàìÿòè ñ óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè. Èññëåäîâàòåëü Ðèòåø Àãàðâàë (Ritesh Agarwal) è åãî êîëëåãè ðàçðàáîòàëè ïðîòîòèï îäíîãî èç êëþ÷åâûõ ýëåìåíòîâ êîìïüþòåðíîé ïàìÿòè - íàíîïðîâîä èç ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà ñîñòàâà GeSbTe, îáðàòèìî ìå- íÿþùåãî ôàçîâîå ñîñòîÿíèå ñ ïåðåõîäîì èç àìîðôíîé ñòðóêòóðû â êðèñòàëëè÷åñêóþ. Íàíîïðîâîä áûë èçãîòîâëåí áåç èñïîëüçîâàíèÿ ëèòîãðàôè÷åñêîãî ïðîöåññà. Âìåñòî íåãî èññëåäîâàòåëè ïðèìåíèëè ïðîöåññ êðèñòàëëèçàöèè èñõîäíûõ ðåàãåíòîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, ïðè ýòîì îíè èñïîëüçîâàëè ìåòàëëè÷åñêèå êàòàëèçàòîðû ðàçìåðîì â íàíîìåòðû.  èòîãå íà ïîâåðõíîñòè êðåìíèåâîãî ñóáñòðàòà ñàìîïðîèçâîëüíî îáðàçîâàëñÿ ëèíåéíûé ôðàãìåíò ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà äëèíîé â íåñêîëü- êî ìèêðîíîâ è äèàìåòðîì 30-50 íì, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ðàçìåðó ïðèáëèçèòåëüíî 100 àòîìîâ.  õîäå äàëüíåéøèõ ýêñïåðèìåíòîâ áûëè èçó÷åíû ñâîéñòâà ïîëó÷åííîãî íàíîìàòåðèàëà. Îêàçàëîñü, ÷òî îí îá- ëàäàåò óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè äëÿ çàïèñè è õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè … ” (îïóáëèêîâàíî 02.10.2007 â: http://bio.fizteh.ru/index/NewsHiTech/nanomemory_02102007.html). Èññëåäîâàòåëè èç Êîðåè ðàçðàáîòà- ëè ìåòîäèêó ïîëó÷åíèÿ âûñîêîàíèçîòðîïíûõ ìàãíèòíûõ ñòðóêòóð èç íàíî÷àñòèö êîáàëüòà, îñíîâàí- íóþ íà ñàìîñáîðêå ýòèõ ÷àñòèö â ìàãíèòíîì ïîëå, è „ïîêàçàëè, êàê ìàãíèòíîå ïîëå ñîäåéñòâóåò ñáîðêå íàíî÷àñòèö â êðèñòàëëè÷åñêèå àíèçîòðîïíûå ñòåðæíè è ïðîâîëîêè. … Òàêîãî ðîäà àíèçîòðîïíûå ìàã- íèòíûå ñóïåðêðèñòàëëû ìîãóò áûòü ïîòåíöèàëüíî ïðèìåíèìû êàê âûñîêîêà÷åñòâåííûå ìàãíèòíûå ñèñòåìû, à òàêæå êàê ìàãíèòíîå çàïîìèíàþùåå óñòðîéñòâî ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ óïàêîâêè èëè êàê ìàã- íèòíûå ñåíñîðû” (Jong-Il Park, Young-wook Jun, Jin-sil Choi and Jinwoo Cheon. Highly crystalline anisotropic superstructures via magnetic field induced nanoparticle assembly // The Royal Society of Chemistry 2007. Chem. Commun.— 2007.— P. 5002—5003 — http://www.rsc.org/chemcomm). 16 Ramana M. Pidaparti, David Primeaux and Brandon Saunders. Modeling and Simulation of Nanoscale Self-Assembly Structures http://ieeexplore.ieee.org/iel5/11219/36118/01717003.pdf. 17 Àëôèìîâ Ì.Â. Ôîòîíèêà ñóïðàìîëåêóëÿðíûõ íàíîðàçìåðíûõ ñòðóêòóð. — http://www.photonics. ru/pics/5136ref/alf_article.pdf. 18 Noji H., Yoshida M. The Rotary Machine in the Cell, ATP Synthase // J. Biol. Chem.— January 19, 2001.— Vol. 276, Issue 3.— P. 1665. — http://www.jbc.org/cgi/content/full/276/3/1665. 19 B��orsch M., Wrachtrup J. The Electro-Mechanical Coupling Within a Single Molecular Motor // Nanotechnology — Physics, Chemistry, and Biology of Functional Nanostructures. Results of the first research programme Kompetenznetz „Funktionelle Nanostrukturen” (Competence Network on Functional Nano- structures) / Th. Schimmel et al. (Eds.).— Stuttgart; Landesstiftung Baden-Wurttenberg, 2008.— P. 41—43. 20 Ñ èñïîëüçîâàíèåì íîâûõ òåõíîëîãèé îïòèêè è ìåõàíèêè îäèíî÷íûõ ìîëåêóë ... (òèïà îïòè÷åñêîãî ïèíöåòà) îñóùåñòâëåíà âèçóàëèçàöèÿ ìåõàíèêè ñàìîé êðàñèâîé èç ìîëåêóëÿðíûõ ìàøèí — ÀÒÐ ñèí- òàçû.., èçìåðåí âðàùàòåëüíûé óãëîâîé ìîìåíò åå ðîòîðà, ... äîêàçàíî å¸ çàìå÷àòåëüíîå ñâîéñòâî — èç- ìåíåíèå âðàùåíèÿ ðîòîðà ìåíÿåò ðåæèì ðàáîòû ôåðìåíòà îò ñèíòåçà ÀÒÐ ê åãî ãèäðîëèçó, ò.å. ñìåíà ìåõàíèêè ìåíÿåò õèìèþ” (À.Ë. Áó÷à÷åíêî, Ä.À. Êóçíåöîâ. Ìàãíèòíûé èçîòîïíûé ýôôåêò ìàãíèÿ — êëþ÷ ê ìåõàíîõèìèè ôîñôîðèëèðóþùèõ ôåðìåíòîâ êàê ìîëåêóëÿðíûõ ìàøèí. - http://arkhangelski. livejournal.com/341.html). 21 Ôåðìåíòû, „îñóùåñòâëÿþùèå áèîõèìèþ æèâîé êëåòêè, ÿâëÿþòñÿ ìîëåêóëÿðíûìè ìàøèíàìè — êîíñòðóêöèÿìè, ìîëåêóëÿðíàÿ ìåõàíèêà êîòîðûõ ïðîèçâîäèò õèìè÷åñêèå ðåàêöèè è ñèíòåç áèîìîëå- êóë”, ïðåîáðàçóþùèìè „ìåõàíè÷åñêóþ” ýíåðãèþ â õèìè÷åñêóþ. „Çàãàäêîé ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûé ýëåìåíò ðàáîòû ìåõàíîõèìè÷åñêîé ìàøèíû — êàê è ïî÷åìó ìåõàíè÷åñêîå äâèæåíèå ïðåîáðàçóåòñÿ â õèìèþ, ïî êàêîìó ôèçè÷åñêîìó ìåõàíèçìó äâèæåíèå â ìîëåêóëÿðíûõ ìàøèíàõ ... ïðîèçâîäèò ïðåîáðàçîâàíèå ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê ìîëåêóë è ïåðåãðóïïèðîâêó èõ ÿäåð, êàê ìîëåêóëÿðíî-ìåõàíè÷åñêîå äâèæåíèå ñîçäà¸ò èç èñõîäíûõ ðåàãåíòîâ íîâûå ìîëåêóëû”. Ðîññèéñêèìè ó÷åíûìè êàê ðàç è áûë ïîëó÷åí îòâåò íà âîïðîñ êàê ðàáîòàåò ìåõàíîõèìè÷åñêàÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ìàøèíà: „Èìåííî èîí Mg2+ ÿâëÿåòñÿ òåì ðå- àãåíòîì, íà êîòîðîì ìåõàíèêà áåëêîâîé ìîëåêóëû òðàíñôîðìèðóåòñÿ â õèìèþ. Èìåííî ýòîò èîí ÿâëÿ- åòñÿ êëþ÷åâîé äåòàëüþ ôåðìåíòîâ êàê ìåõàíîõèìè÷åñêèõ ìîëåêóëÿðíûõ ìàøèí” (ñì.: À.Ë. Áó÷à÷åíêî, Ä.À. Êóçíåöîâ. Ìàãíèòíûé èçîòîïíûé ýôôåêò ìàãíèÿ — êëþ÷ ê ìåõàíîõèìèè ôîñôîðèëèðóþùèõ ôåðìåíòîâ êàê ìîëåêóëÿðíûõ ìàøèí. — http://arkhangelski.livejournal.com/341.html). 22  îïûòàõ íà êðûñàõ áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ýòè èîíû, „äîñòàâëåííûå â ñåðäå÷íóþ ìûøöó, ïðîèçâîäÿò â 3—4 ðàçà áîëüøå ÀÒÔ”, ïîñêîëüêó ñåðäå÷íàÿ íåäîñòàòî÷íîñòü êàê ðàç è âûçâàíà íåäîñòàòêîì ÀÒÔ è ñëåäóåò óâåëè÷èòü ñêîðîñòü åå ñèíòåçà. Ýòî è äîñòèãàåòñÿ äîñòàâëåííûì â êîíòåéíåðå ê ñåðäå÷íîé ìûøöå èñêóññòâåííî ïîëó÷åííûì èçîòîïîì ìàãíèÿ „â âèäå áåçâðåäíîãî ïðîâåðåííîãî âñåé ìåäèöèí- ñêîé ïðàêòèêîé õëîðèäà ìàãíèÿ” (ñì.: À.Ë. Áó÷à÷åíêî, Ä.À. Êóçíåöîâ. ßäåðíî-ìàãíèòíîå óïðàâëåíèå ñèíòåçîì ýíåðãîíîñèòåëåé â æèâûõ îðãàíèçìàõ. Â: Âåñòíèê ÐÀÍ, 2008, ò. 78, ¹ 7, ñ. 583). 23 Ñòåïèí Â.Ñ. Òåîðåòè÷åñêîå çíàíèå.— Ì.: Ïðîãðåññ-Òðàäèöèÿ, 2000.— Ñ. 163. 24 Ïóë ×.-ìë., Îóýíñ Ô. Íàíîòåõíîëîãèè.— Ì.: Òåõíîñôåðà, 2006.— Ñ. 90, 103, 116—117. �! Science and Science of Science, 2009, ¹ 4 Â.Ã. Ãîðîõîâ 25 Àñååâ À.Ë. Íàíîòåõíîëîãè â ïîëóïîâîäíèêîâîé ýëåêòðîíèêå // Âåñòí. ÐÀÍ.— 2006.— Ò. 76, ¹ 6.— Ñ. 606. 26 Ïîäðîáíåå î ñòðîåíèè åñòåñòâåííîíàó÷íîé òåîðèè ñì.: Â.Ñ. Ñòåïèí. Òåîðåòè÷åñêîå çíàíèå.— Ì.: Ïðîãðåññ, 2000, à î òåõíè÷åñêîé òåîðèè ñì.: Â.Ã. Ãîðîõîâ. Êîíöåïöèè ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ è òåõíèêè.— Ì.: ÈÍÔÐÀ-Ì, 2000 è Â.Ã. Ãîðîõîâ. Îñíîâû ôèëîñîôèè òåõíèêè è òåõíè÷åñêèõ íàóê.— Ì.: Ãàðäàðèêè, 2007. 27 Ìàêñâåëë Ä.Ê. Ðå÷è è ñòàòüè.— Ì.: Íàóêà, 1967.— Ñ. 69. 28 Äëÿ ýòîé öåëè òî÷å÷íûé êîíòàêò ôîðìèðóåòñÿ íà àòîìàðíîì óðîâíå ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîõèìè÷åñ- êîãî îñàæäåíèÿ ñåðåáðà âíóòðè ïðîìåæóòêà íàíîìåòðè÷åñêîãî ðàçìåðà ìåæäó äâóìÿ çîëîòûìè ýëåê- òðîäàìè, êîòîðîå âïîñëåäñòâèè ìîæåò áûòü óäàëåíî èëè ñíîâà íàíåñåíî, ïîçâîëÿÿ òàêèì îáðàçîì îò- êðûâàòü è çàêðûâàòü ýòîò ïðîìåæóòîê”. Çäåñü èìååò ìåñòî ýôôåêò ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî öèêëè÷åñêîãî ïðîöåññà è îáñóæäàåòñÿ „ìåõàíèçì ôîðìèðîâàíèÿ è äåéñòâèÿ êâàíòîâîãî òðàíçèñòîðà àòîìàðíîãî óðîâíÿ” (ñì.: F.-Q. Xie, Ch. Obermair, Th. Schimmel. Configuring a Bistable Atomic Switch by Repeated Electrochemical Cycling // V International Conference on Microelectronics and Computer Science. Nanoscale Phenomena — Fundamentals and Applications. „NANO-2007”. 20—22 September 2007, Kishinev, Moldova). 29 Ëó÷èíèí Â.Â. Èíäóñòðèÿ íàíîñèñòåì. Ñèñòåìíûé ïîäõîä // ×. Ïóë-ìë., Ô. Îóýíñ. Íàíîòåõíîëî- ãèè.— Ì.: Òåõíîñôåðà, 2006.— Ñ. 32, 212 (î ñèñòåìîòåõíèêå ñì.: Â.Ã. Ãîðîõîâ. Ìåòîäîëîãè÷åñêèé àíà- ëèç ñèñòåìîòåõíèêè.— Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1982). 30 Paschen H., Coenen Chr., Fleischer T. u.a.— S. 1, 27. 31 Ibid. Ïîëó÷åíî 19.10.2009 Â.Ã. Ãîðîõîâ Íîâ³òíÿ ³ñòîð³ÿ ðîçâèòêó íàíîòåõíîëî㳿 ÿê òåõíîíàóêè Íàâåäåíî ðåçóëüòàòè íàóêîìåòðè÷íîãî àíàë³çó ðîçâèòêó íàíîíàóêè (òðè ïåð³îäè), ðîçãëÿäàþòüñÿ ïå- ðåõ³ä ó íàíîòåõíîëî㳿 â³ä ³íæåíåðíî¿ çàäà÷³ äî íàóêîâî¿ ïðîáëåìè ³ â³ä íå¿ — äî ðîçðîáêè íîâ³òí³õ òåõíî- ëîã³é, íîâèé òèï òåîðåòè÷íèõ äîñë³äæåíü ó íàíîòåõíîíàóö³. Î.Ë. Õðàìîâà-Áàðàíîâà ���� ��� �����$� �� ��������� �� � ��� Ïîêàçàíî ³äåþ ñòàíäàðòèçàö³¿ ³ çàãàëüíå ¿¿ ðîçóì³ííÿ ç äàâí³õ ÷àñ³â. Çä³éñíåíî àíàë³ç ë³òåðàòóðíèõ äæåðåë, ùî ï³äòâåðäæóº íåîáõ³äí³ñòü âèêîðèñòàííÿ ñòàí- äàðòiâ ïðîäóêö³¿ äëÿ îòðèìàííÿ âèñîêî¿ ¿¿ ÿêîñò³, à òàêîæ ôîðìóâàííÿ çàêîíîäàâ- ÷î¿ áàçè ñòàíäàðòèçàö³¿. Âèñâ³òëåíî ïåð³îä, êîëè çàðîäèëàñÿ íàéïðîñò³øà ôîðìà ñòàíäàðòèçàö³¿ ³ âèðîáíèê ïðîäóêö³¿ âïåðøå ïî÷àâ ñòâåðäæóâàòè, ùî âîíà â³äïîâ³äຠâèìîãàì çàãàëüíîïðèéíÿòîãî ñòàíäàðòó. Íåîáõ³äí³ñòü ó ñòàíäàðòàõ âèíèêàº, ÿê ïðàâèëî, òîä³, êîëè ëþäèíà ïîâèííà êîîðäèíóâàòè ñâî¿ àáî ñï³ëüí³ ç ³íøèìè ëþäüìè 䳿 ùîäî áóäü-ÿêîãî îá’ºêòà. Ñòàíäàðòèçàö³ÿ ÿê îäíà ç ôîðì ðî- çóìîâî¿ ä³ÿëüíîñò³ ëþäñòâà ïî÷èíàºòüñÿ ç óçàãàëüíåííÿ ïîíÿòü. Çà ¿õ äîïîìîãîþ ìîæå áóòè â³äîáðàæåíî äåÿêó ê³ëüê³ñòü ðåàëüíèõ îá’ºêò³â. Ïðîñòîðîâ³ òà ÷àñîâ³ âëàñòèâîñò³ îá’ºêò³â º îäí³ºþ ç ôîðì àá- ñòðàãóâàííÿ. Îòæå, ìîæíà ïðèïóñòèòè, ùî ñòàíäàðòèçàö³ÿ ïî÷èíàëàñÿ ç íîðìó- âàííÿ ðîçì³ðíèõ ïàðàìåòð³â. Öå ï³ä- òâåðäæóºòüñÿ âåëèêîþ ê³ëüê³ñòþ ïðè- êëàä³â. Ç ðîçâèòêîì ñóñï³ëüñòâà áåçïåðåðâíî óäîñêîíàëþâàëàñü òðóäîâà ä³ÿëüí³ñòü ëþäåé, ùî ïðîÿâëÿëîñÿ ó ñòâîðåíí³ ð³ç- íèõ ïðåäìåò³â, íîâèõ ïðèéîì³â ïðàö³. Ïðè öüîìó ëþäè íàìàãàëèñÿ â³äáèðàòè ³ Íàóêà òà íàóêîçíàâñòâî, 2009, ¹ 4 � © Î.Ë. Õðàìîâà-Áàðàíîâà, 2009