Если попытаться выяснить наиболее популярные темы в новостных выпусках за последнее время, то наверняка окажется, что в призовую тройку по количеству упоминаний и объёму посвящённых сюжетов наверняка попадут мировой финансовый кризис, свиной грипп и нанотехнологии. О мировом кризисе сказано уже более чем достаточно, о свином гриппе пусть говорят медики, а вот разобраться с тем, что же собой представляют загадочные нанотехнологии, совсем не помешает.
В действительности нанотехнологии не ограничиваются только технологией, то есть последовательностью действий, в результате которых достигается конкретный результат. Под нанотехнологиями подразумевается междисциплинарная область знаний фундаментальной и прикладной науки, а также технические принципы, направленные на контролируемое манипулирование мельчайших частиц материи. В свою очередь, мельчайшими частицами материи (то есть наночастицами) именуются частицы, сравнимые с единицей измерения нанометр (условно говоря, величиной с атом). Объекты нанотехнологий включают в себя три основных вида:
- наночастицы (нанопорошки) - у которых размеры по всем трём основным характеристикам не превышают 100 нанометров (нм);
- нанотрубки (нановолокна) - которые имеют две основные характеристики размером до 100 нм;
- наноплёнки - имеющие лишь один характеристический размер до 100 нм.
Принципиальное отличие нанотехнологий от традиционных областей науки и техники заключается в том, что речь идёт о предельно минимальном уровне, на котором возможно внешнее (то есть со стороны человека) воздействие на материю. В этой области не действуют многие законы, справедливые для макромира и вступают в силу принципы, которыми в привычной жизни мы пренебрегаем.
Хотя первые упоминания о гипотетической возможности действий на атомном уровне встречаются ещё в записях великого учёного XVII-XVIII веков Исаака Ньютона, предметно тематика нанотехнологий была поднята в 1959 году учёным Ричардом Фейнманом, заявившего о реальности механического перемещения отдельных атомов. А сам термин «нанотехнология» был введён в научный оборот Норио Танигути в 1974 году. В настоящее время исследование и развитие нанотехнологий является одним из наиболее актуальных и перспективных направлений дальнейшего научного и технического развития человечества. Только в 2004 году общемировые инвестиции в сферу нанотехнологий удвоились по сравнению с 2003-им и составили 10 миллиардов долларов. Примечательно, что среди государств основную роль в новой области пока играют США, Япония и Евросоюз. Частные вложения в нанотехнологии всё-таки превалируют, составляя более половины всех инвестиций. Согласно экспертным оценкам, велика вероятность того, что уже в 2015 году общая стоимость товаров, произведённых с помощью нанотехнологий, составит триллион долларов, а количество работающих в этой области людей достигнет 2 миллионов.
И при этом нужно учитывать, что нанотехнологии находятся ещё на начальном этапе своего развития. По общему мнению, главные открытия в этой сфере, которые сделают возможным огромный качественный технический скачок, ещё только предстоит сделать. Пока что основное внимание уделяется практически ценным достижениям, отдача от которых может быть заметна уже в краткосрочной перспективе - это обычная ситуация в истории науки, когда, прежде чем вкладывать большие деньги в фундаментальные исследования, люди должны убедиться в практической значимости того или иного направления. В первую очередь представляют интерес новейшие наноматериалы, обладающие новыми характеристиками благодаря уникальным свойствам наночастиц. Среди них можно выделить: углеродные нанотрубки, фуллерены (молекулярные соединения, родственные алмазу), графен (возможный более эффективный заменитель кремния в микросхемах), нанокристаллы и наноаккумуляторы. Пожалуй, наиболее большие изменения нанотехнологии обещают в медицине, ведь благодаря им представится возможность непосредственного воздействия на молекулы человеческого ДНК для лечения опасных заболеваний, а также для производства более эффективных и безопасных лекарственных препаратов.
Наибольший энтузиазм исследования нанотехнологий вызывают у производителей компьютеров и робототехники. Дело в том, что на определённом этапе стали раздаваться голоса о том, что потенциал дальнейшего бурного совершенствования компьютерных технологий близок к своему исчерпанию и скоро темпы развития в этой сфере не только замедлятся, но и прекратятся. Однако в последнее время производители компьютерного «железа» с нескрываемым оптимизмом рапортуют о том, что благодаря нанотехнологиям нас ждёт новый качественный скачок. Уже объявлено о том, что существуют опытные образцы процессоров с транзисторами размером на 22 и 32 нанометра, рабочие образцы с транзисторами на 45 нм, а в будущем возможно изготовление транзисторов всего-навсего на 5 нм. Увеличится не только скорость обработки информации, увеличится объём информации - не случайно в 2007 году Нобелевская премия по физике была присуждена учёным, доказавшим практическую реальность записи данных на жёсткий диск с атомарной плотностью информации.
Что касается робототехники, то здесь также открывают широкие перспективы. Это кажется фантастикой, но всерьёз обсуждается возможность создания нанороботов, то есть роботов, состоящих из наночастиц. Такие роботы могут быть внедрены в такие технологические процессы, которые раньше осуществлялись лишь в крупных масштабах - это обещает многократное увеличение производительности. Что уж говорить о том, что нанотехнологии обещают новинки в области повседневной техники: уже сейчас разрабатывается проект первого нанотехнологического телефона Nokia Morph. Также нанотехнологии могут помочь решить проблему с энергетическими ресурсами - манипуляции на атомном уровне обещают в несколько раз повысить эффективность использования энергии Солнца, что способно свести к минимуму нашу зависимость от нефти и газа.
В России для создания современной инфраструктуры национальной нанопромышленности была принята федеральная целевая программа «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в РФ на 2008-2010 годы», основными направлениями которой обозначены наноэлектроника, нанобиотехнологии, использование наноматериалов в энергетике и освоении космоса, наноинженерия, конструкционные наноматериалы.
Александр Бабицкий
