Изданное 

 

pmozgb150

dsadA-KakpM150

Smeyatsa i svistet cover150

sis  

malskaz150

lifehouse150

plyvi200 

push100

sokr140 

zol pt100  

rybak 300

lom 100

nach

nukl100

 

 

Нанотехнологии: вверх по лестнице, ведущей вниз

Появление первой статьи по нанотехнологии в РЖ вызвало ряд вопросов. Остепененные и заинтересованные люди спрашивали меня: как обстоит дело с нанотехнологиями, можно ли им верить, серьезно ли это все - или это очередной "обман трудящихся"? В этой статье я постараюсь показать, что дело обстоит весьма серьезно.

Наночастицы "работали" на человека с незапамятных времен, технологии с их участием позволяли создавать мастерам, которые могли использовать свойства таких частиц, нержавеющие колонны и цветные витражи. Приложили к таким частицам руку и великие ученые ХIХ века: так в Британии хранятся коллоидные растворы золота, которые изготовил лично Майкл Фарадей. С начала ХХ века ведут отсчет работы в коллоидной химии, которые сейчас можно "прописать" по разряду нанотехнологии. Речь идет о создании в растворах "взвеси" частиц, имеющих характерные размеры в несколько нонометров. Немного отстала от коллоидной химии физика нанокристаллов - оказалось, что иметь дело с отдельными конгломератами молекул в растворе проще, чем с кластерами в кристаллах (1). Там, где речь идет о нанокристаллах, трудно обойтись без физики твердого тела и квантовой теории. Таким образом, чуть ли не всю физику ХХ века можно рассматривать как подготовку к появлению нанотехнологии.

Металлы и различные материалы в масштабе наноразмеров проявляют совершенно другие свойства: например, непрозрачные становятся прозрачными, инертные - активными, стабильные - метастабильными, твердые становятся жидкими при комнатных температурах (к примеру, золото), а изоляторы становятся проводниками (кремний). Самые яркие примеры нанотехнологических объектов, которые сейчас служат визитными карточками этой "зонтичной" научно-технической дисциплины, - фуллерены и квантовые точки. Фуллерены - это соединения углерода, которые могут напоминать футбольный мяч (молекула С60) или разного рода трубки (рисунок взят с сайта "Википедия").

Любопытно, что, хотя существование молекулы С60 было предсказано довольно давно, открытие ее связано с физикой космоса: вначале астрофизики обнаружили излучения, которые можно было интерпретировать как результат колебаний в такой молекуле, а потом синтезировали ее при помощи газовых разрядов на земле. (Она была найдена в саже, потом эту молекулу обнаружили в метеоритах.) Углеродные нанотрубки намного тверже стали (что позволяет использовать их в бронежилетах), они оказываются прекрасными проводниками и полупроводниками, из которых можно собирать логические схемы, работающие на потоках единичных электронов! Таким образом, появляется возможность небывалой миниатюризации чипов для компьютерных схем.

Если обратиться к технологии изготовления компьютерных чипов сейчас, то речь идет о движении "сверху вниз". Кремниевые элементы, используемые в компьютерах, становятся с каждым годом все меньше и меньше и в настоящее время достигают размеров 200 нанометров. Обратное движение, "снизу вверх", подразумевает изготовление тем или иным способом из цельных матриц отдельных элементов. Итак, в нанотехнологии различают сейчас два пути - традиционный (сверху вниз), когда из большого кристаллического "тела" делаются малые, и новационный - когда из отдельных молекул собирается то, что нужно (снизу вверх). Второй путь подразумевает манипулирование наноразмерными частицами - именно этот путь дает определение нанотехнологии в узком смысле этого слова.

Наука вступила в нанотехнологии широким фронтом с 70-х годов прошлого века - когда появились работы по молекулярному узнаванию (которые сейчас можно отнести к разряду "нанобиологии"). Молекулярное узнавание, молекулярное конструирование и кооперативные взаимодействия входят в каталог нанотехнологий по версии сайта "Википедия". Заметим, что эти явления интенсивно исследуются на протяжении вот уже более тридцати лет в Институте молекулярной биологии РАН. В результате таких исследований появились молекулярные модели комплексов биологически активных пептидов с ДНК, были сконструированы бис-пептиды, созданы биочипы (2).

Биочип представляет собой молекулярный усилитель, то есть такую систему, в которой каждая мутация - замена одной "буквы" в ДНК (микроуровень) - ведет к другому паттерну точек на чипе (макроуровень, см. рисунок). С виду это напоминает азбуку Брайля- ученые, как "молекулярные слепые", наощупь могут почувствовать мутации больного. (Рисунок с сайта Института молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта РАН.)

Отдельные элементы новых технологий могут теперь собираться, как собираются пазлы. Квантовые точки (конгломераты из сотен атомов) могут использоваться в лазерах, которые, в свою очередь, используют оптические волокна для передачи информации (заметим, что до 80% данных в интернете идет по таким волокнам). Атом на атом, кирпичик на кирпичик, технология на технологию - так высокотехнологичное западное общество громоздит свои технологии "все выше и выше", старается оторваться от следующих, по пятам догоняющих их стран. Недаром США обозначили развитие нанотехнологий как национальный приоритет (см. сайт Национальной нанотехнологической инициативы(3).

Вдогонку США бросилась и Россия. Год назад была создана Российская корпорация нанотехнологий (Роснанотех). Президент госкорпорации Леонид Меламид заявил, что нанотехнологический проект сравним с атомным проектом. Недавно была проведена реорганизация Академии наук, и вместо отделения информационных и вычислительных систем создано отделение нано- и информационных технологий. Новое отделение должно бы содействовать ликвидации нашего отставания в этой области. Злые языки ехидно заметили, что в былые времена люди достигали успехов в атомном проекте, а потом их награждали званиями академиков, а сейчас все происходит с точностью до наоборот - вначале награждают, потом ждут успехов.

На финансирование научно-технических разработок, которые должны приносить прибыль и возвращать деньги в казну, Роснанотеху выделено 130 миллиардов рублей (4). Недавно состоялась встреча клуба научных журналистов с представителями Роснанотеха. От корпорации выступил Александр Костинский, директор по подготовке контента научно-популярных и образовательных программ. Он заявил, что ажиотажный интерес к нанотехнологиям обусловлен тем, что у нас финансирование проектов в области нанотехнологий составляет 40% от общих затрат на науку, в то время как в США - только 2%. Что же касается экспертизы проектов, то в настоящее время поддержан только один проект: производство асферических оптических элементов с использованием уникальных нанопозиционеров (автор - Вадим Раховский). Этот проект можно рассматривать как демонстрационный. По версии Роснанотеха, научные сотрудники не привыкли строить бизнес-планы, и сама корпорация в лице своих менеджеров помогала доводить проект Раховского до "товарного" вида. Сергей Парсегов из Роснанотеха рассказал, как много потребовалось сил для того, чтобы это сделать. Он считает, что в науке катастрофически не хватает квалифицированных менеджеров, которые бы помогли ученым довести их заявки до вида, который может претендовать на финансирование, а сами научные достижения - до стадии внедрения. Заявки на проекты принимают с апреля, уже подано 450 заявок. Большинство из них - из области фантастики. Однако чтобы рассмотреть внимательно даже десятую часть заявок, корпорации потребуется много времени: экспертные советы по всем направлениям нанотехнологий только начинают формироваться.

На встрече присутствовал также Ильдар Габитов, профессор математического факультета Аризонского университета, руководитель программы "Математические методы в телекоммуникациях", ассоциированный сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории (США), один из ведущих специалистов в мире по физике метаматериалов и нанофотонике. Отвечая на вопросы журналистов о "наболевшем", об утечке мозгов из науки в банки и на Запад, о потере приоритетов в ряде областей науки, он рассказал, что сейчас в МФТИ организована кафедра нанобиофизики и конкурс на эту кафедру очень высок. Молодежь хочет идти в науку, и при хорошей организации образования мы можем восполнить утраты от утечки мозгов. В общем обсуждении на заседании клуба научных журналистов выяснилось, что проблема состоит не только в совершенствовании нашего образования, но и в том, что мы утратили целые технологические отрасли. Так, Вадим Раховский сетовал, что в оптике мастеров производства почти не осталось - их пришлось искать в самых разных местах. Полученные им инвестиции в 8,66 млн евро в уставной капитал проектной компании (в которой ГК Роснанотех получит долю 50%-2 акции) подразумевают поддержку всей технологической цепочки - от студентов и научных сотрудников до мастеров на производстве. Таким образом, может вырасти новый выскотехнологичный куст в области нанооптики. Но таких областей, где надо высаживать нанотехнологическую "рассаду", которые надо культивировать и поливать финансовыми вливаниями, - десятки и сотни... Сможет ли Роснанотех грамотно распорядиться таким огромным бюджетом, который сулит подъем производства в десятках отраслей? От ответа на этот вопрос зависит очень многое.

Представители Роснанотеха заверили журналистов, что и нанобетон, и наноасфальт не "нанопурга", а реальные разработки, за которыми они следят и которые сулят немалые прибыли. Возможно, это и так. Но есть вполне определенная опасность - такие большие государственные средства при неотработанной системе экспертиз могут оказаться лакомым куском для "лоббирующих субъектов", и большая их часть уйдет феодалам и чиновникам от науки, сгорят в кострах личных амбиций, а не достанутся реально работающим коллективам. Внедрение даже принятого Роснанотехом вполне "путного" проекта наталкивается на огромные дыры в нашей индустрии: на встрече научных журналистов было заявлено, что в России за последние годы не построили ни одного завода, а разорили немало (5).

"Гуру нанотехнологии" Эрик Дрекслер, который предложил концепцию "серой слизи" в своей книге "Машины творения", сейчас утверждает, что нельзя недооценивать опасности от нанотехнологий, и разделяет понятия самопродуцирования (autoproduction) от самореплицирования (self-replication). Самопродуцирование наноструктур на нанофабриках идет под внешним контролем, именно этот контроль необходим как для эффективности работы нанофабрик, так и для уменьшения рисков безудержного спонтанного размножения наноструктур, которые, как в фантастическом триллере, могут вступить в битву с земной жизнью и изничтожить все живущее на земле, превратить планету в пристанище серой слизи.

У нас, похоже, уже поработала своя "серая слизь" - уже давно она сожрала большую часть высокотехнологичных производств. И остается только надеяться, что теперь можно будет что-то начать строить, хотя бы мало-помалу, начиная с отдельных молекул. Строить новое вещество с новыми свойствами: может быть, заодно придется построить и новое общество.

Примечания:

1. Недавно вышла монография А.Гусева "Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии", изд. 2, испр. 2007, где это "отставание" ясно обозначено и частично преодолено. Вообще, следует заметить, что в России издаются хорошие журналы и книги по нанотехнологии (например, "Наноиндустрия", "Российские нанотехнологии", да и в научно-популярных журналах "Квант" и "Химия и жизнь" печатаются хорошие статьи, выходит прекрасная серия "Мир материалов и технологий", в которой, скажем, в 2006 году была издана книга "Военные нанотехнологии" Ю.Альтмана).

2. Автор был свидетелем развития идеологии этих работ, которая проходила в лабораториях Михаила Волькенштейна и Андрея Мирзабекова ИМБ РАН. Наноконструкции используются сейчас биочипах, позволяющих проводить многопараметрический анализ биологического материала. Основой биочипов является матрица микроячеек на плоскости, каждая из которых содержит молекулярные зонды, специфичные к одной из множества биологических молекул или их фрагментов (например, последовательностям ДНК или РНК, белкам). В качестве молекулярных зондов могут служить олигонуклеотиды, фрагменты геномной ДНК, РНК, белки, полипептиды и т.д. Применение биочипов позволяет оперативно выявлять лекарственно-устойчивые формы туберкулеза, обнаруживать микроорганизмы и вирусы, различать видопринадлежность вирусов оспы, а также выяснять индивидуальные генетические особенности пациента, определяющие предрасположенность к наследственным и онкологическим заболеваниям, переносимость некоторых курсов терапии (см. здесь).

3. Об этом см. любопытную работу Генриха Эрлиха "Нанотехнологии как национальная идея".

4. Для сравнения укажем, что ставки научных сотрудников в Курчатовском институте (при котором базируется Курчатовский центр синхротронного излучения и нанотехнологий) составляют 3-4 тысячи рублей. Замечу, что, когда мы предлагали выпускнику физического факультета МГУ работу в научной лаборатории на 30 тысяч рублей в месяц, он заметил, что рассматривает предложения от 40 тысяч (конечно, в банковских структурах!).

5. В России есть по крайней мере одна успешно работающая нанотехнологическая компания - это NT-MDT Виктора Быкова. В целом же работы в области нанотехнологии проводятся в десятке ведущих вузов и институтов - в МГУ (Игорь Суздалев, Юрий Третьяков, Геннадий Хомутов, Игорь Яминский и др), в СПбГУ (Нина Касьяненко и др.), СПб Политехническом университете (Сергей Козырев и др.), в центре фотохимии РАН, Институте кристаллографии РАН. Нанотехническое сообщество потрясла печальная новость - в мае этого года при загадочных обстоятельствах скоропостижно скончалась Светлана Желудева, зам. директора Института кристаллографии РАН (она открыла письмо с белым порошком, адресованное на имя Михаила Ковальчука).

----- НОВОСТИ -----

200-летию Достоевского - запись рассказа о его детстве на ютубе

Библиотека им. Есенина опубликовала запись моего рассказа о московсом детстве Достоевского - к 200-летию писат

Выступления в Курске теперь можно посмотреть на ютубе

Выступления на Фестивале "Курск читающий" теперь можно посмотреть в записи: здесь - в научной библиотеке https:/

Выступление на Фестивале Науки: Молекулярная биология для взрослых и детей

Фестиваль науки приглашает на выставку и лекции в Экспоцентре (павильон 2). Юрий Нечипоренко будет рассказыва

Вышли две новых статьи в журнале "Биофизика", посвящены они эпилепсии и кооперативному связывания кислорода гемоглобином

Вышли две работы в соавторстве: Нечипуренко Ю.Д., Гарсия Рейес Р. С. и Эрнандес Касерес Х. Л. Гипотеза контамина

Программа "Игра в бисер" на канале "Культура" - говорим про "Аленький цветочек"

«ИГРА В БИСЕР С ИГОРЕМ ВОЛГИНЫМ» В воскресенье, 3 октября, в 14:15 на телеканале «Культура» прошёл новый выпуск

Выступления на Московской международной книжной ярмарке

В пятницу, 24 сентября в 17.00 в зале 5.1 (павильон 5) состоится лекция "Московское детство Достоевского" по книге Ал

Выступление на Всемирном конгрессе детской книги IBBY

11 сентября Юрий Нечипоренко выступил на Всемирном конгрессе детской книги IBBY с докладом:   Фестиваль де

Встречи на фестивале в Ижевске

На книжном фестивале "Читай, Ижевск!" Юрий Нечипоренко будет выступать 3 и 4 сентября. См. здесь https://izvestiaur.ru/ne

Вышла статья памяти Ксении Драгунской

В интернет-обозрении "Русская жизнь" вышла статья памяти Ксении Драгунской.  http://ruszhizn.ruspole.info/node/13623

В Сербии вышла книга Юрия Нечипоренко "Золотой петушок"

В Сербии в издательстве "Детские игры драконов" вышла книга "Золотой петушок"
Златни петлић Јуриј Нечипоре

Встреча на книжном фестивале на Красной Площади 20го июня

Милости просим на встречу!             Детская и учебная литература / Детская сцена 20 и

Вечер в Тургеневке: Пушкин, Достоевский...

 8 июня в 19.00 в Тургеневской библиотеке прошёл вечер: говорили о Пушкие, Достоевском, о поэзии и немного об а

Творческая встреча в Центре славянских культур

В субботу, 29 мая в 12.15 в рамках Фестиваля СЛАВый день пройдёт творческая встреча с Юрием Нечипоренко - милости

Литературная газета поздравила с юбилеем

В Литературой газете вышла статья- поздравление Юрия Неччипоренко https://lgz.ru/article/18-6783-05-05-2021/pisatel-s-kafedry-biofiziki/

Победа на конкурсе "Биомолекулы"

25 апреля, в день ДНК, подведены итоги конкурса научно-популярных работ журнала "Биомолекула".  Статья Денис

Выступление на онлайн-конференции "Семейное чтение" и в Библиотеке им. Маяковского

22 и 23 апреля выступления по книге "Огонь с Божедомки (Московское детство Фёдора Достоевского)" Вначале говори

Статья о проблемах детской литературы в "Свободной прессе"

Вышла статья, где Юрий Нечипоренко рассказывает о главых проблемах в детской книге - и путях их решения https:

Статья о проблемах детской литературы в "Свободной прессе"

Вышла статья о том,где Юрий Нечипоренко рассказыват о главых проблемах в детской книге - и путях их решения 

Рассказ о практике на Белом море с далеко идущими последствиями

В "Пампасах" опубликован рассказ о практике на Белом море, где студены получали уникальное биологическое мир

Выступление в РГДБ на Неделе детской книги

20 марта, в субботу, н первый день Недели детской книги в РГДБ в 13.00 состоится встреча с писателями Юрием Нечипо