ПЛОДЫ НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ПРЕВЗОЙДУТ ЛЮБЫЕ ФАНТАЗИИ
Человечество стоит на пороге новой научно-технической революции
До конца марта в правительство будет представлена программа развития нанотехнологий в России.
О сути этого направления, которое изменит облик XXI века, корреспондент "РГ" беседует с академиком РАН Михаилом Алфимовым.
Российская газета | Мудреное слово "нанотехнологии" сегодня на устах даже политиков и президентов. А лауреат Нобелевской премии Ричард Смойли вообще пророчит самый удивительный переворот в истории цивилизации. Но есть и иное мнение: это миф, созданный учеными, чтобы доить государство и налогоплательщиков. Словом, "голый король"...
Михаил Алфимов | Ситуация вокруг нанотехнологий довольно любопытная. О них впервые заговорили, когда кончилась "холодная война", а перед наукой, которая кормилась от ВПК, встал вопрос, что делать дальше. Тогда-то и стали раздаваться голоса, что ученые ищут себе новые игрушки, чтобы за государственный счет удовлетворять собственное любопытство.
Но серьезный анализ дал неожиданную картину. Оказалось, что, работая на войну, всемогущий ВПК решал ограниченный круг задач, причем в основном, опираясь на старый задел, не прибегая к принципиально новым технологиям и материалам. Теперь же, когда эти задачи отпали, выяснилось, что для науки есть множество новых вызовов, куда более сложных, чем требовала "оборонка".
Самый простой и понятный каждому пример - суперсовременная медицинская диагностика. Сегодня ее проводят напичканные сложнейшим и дорогим оборудованием центры, попасть куда могут только избранные. А теперь представьте, что такой диагностический центр размещен прямо на каждом человеке, скажем, спрятан в его одежду. Это множество мельчайших сенсоров, которые постоянно отслеживают состояние здоровья. Они либо могут передавать эти данные в поликлинику, либо сами направят в нужную точку лекарство, помещенное в специальные капсулы. И это уже не фантастика. Есть и такие сенсоры, и способы доставки лекарств по сосудам больного.
Только что стало известно, что американские ученые с помощью нанотехнологий научились возвращать зрение. Более того, их исследования дают шанс людям, страдающим глухотой, различными расстройствами из-за повреждения мозга и инсультов. Это только одна из огромного множества профессий нанотехнологий.
РГ | Все же проясним, что скрывается за этим термином, который сулит такие перспективы. Мы знаем окружающий нас макромир, знаем мир атомов и молекул, а что же такое наномир?
Алфимов | Он имеет дело с ансамблями атомов и молекул, размеры таких кластеров -- миллиардная доля метра. Интересно, что человек много веков назад уже вошел в этот мир. Скажем, прекрасные витражи в католических храмах сделаны из стекла, содержащего наночастицы разных металлов. Конечно, тогдашние мастера не понимали, что совершили прорыв, они делали это эмпирически.
А в биологии важнейшими элементами клеток являются мембранные белки, по сути, нанометровый ансамбль молекул. В процессе эволюции природа использовала структуры разных уровней иерархии - атомарный, молекулярный, нано, микро и макро. В чем-то научно-технический прогресс повторяет путь природы.
Промышленная революция проходила в миллиметровом диапазоне, полупроводниковая - в микронном, и, наконец, с наступлением нанотехнологической мы уходим на миллиардные доли метра.
РГ | Впервые о нанотехнологиях заговорил почти полвека назад нобелевский лауреат Ричард Фейнман, предсказавший, что человек сможет конструировать материальный мир, манипулируя атомами и молекулами, как болтами и гайками. Это казалось невероятным, но сегодня ученые уже умеют выдергивать и переносить атомы. Неужели эта фантастика, когда кардинально изменятся и промышленность, и сельское хозяйство, и вооружение, когда исчезнут огромные заводы и дымящие трубы, может стать явью?
Алфимов | Похоже, что реальные плоды нанотехнологической революции превзойдут любые фантазии. Вот самый простой пример. Мы привыкли, что металл - он всегда металл, ничего другого из него не получишь. И это верно для макромира. Однако в нано иные правила. Если, скажем, десяток атомов металла, который прекрасно проводит ток, собрать в определенный ансамбль, то проводник вдруг превращается в диэлектрик. Или, конструируя из атомов углерода наноструктуры разной геометрии, удается получить и проводник, и полупроводник, и диэлектрик.
Но как создавать такие удивительные материалы? Сборка с помощью манипуляторов, о которой говорил Ричард Фейнман, не самый эффективный путь. Скорее всего нанотехнологии используют подход, подсказанный природой, от простого - к сложному. Самосборку атомов и молекул - в макрообъекты и материалы. И это уже реализовано в разных лабораториях мира.
Более того, на рынке появилось немало товаров, которые своими уникальными свойствами обязаны нанотехнологиям. Скажем, нанокомпозиты для пломбирования зубов или кремы для защиты от солнечной радиации. Уже продаются краски, содержащие наночастицы серебра, способные убивать вредные бактерии. Даже в такой крупномасштабной отрасли, как металлургия, нано нашлось дело. Оказывается, металл можно ковать так, что в нем появляются наноструктуры, которые значительно повышают прочность.
Еще раз подчеркну: нано - это не какая-то отрасль промышленности. Это мотор, который в ближайшие 50 лет потащит всю мировую экономику. Будущий рывок можно сравнить с революциями, совершенной паровой машиной Уатта, а затем электричеством.
РГ | Итак, нанотехнологии - будущее цивилизации. Гонка уже стартовала или страны только готовятся к забегу?
Алфимов | Началась, и тон здесь задают США, Европа, Япония, а сейчас в число лидеров буквально ворвался Китай. Показательна ситуация с публикациями на эту тему. Если еще недавно Китай находился во втором десятке, а мы занимали восьмое место, то сейчас эта страна вышла на второе, а мы остались на прежнем.
Надо учесть, что поле нано огромно, и каждой стране важно не ошибиться, правильно выбрать свою нишу в этой гонке. А тут немало подводных камней. Например, у нано по сравнению с другими технологиями, намного обширнее "долина смерти", простираемая от идеи до товара.
Здесь пока намного выше риск потерять вложенный капитал. Поэтому частный бизнес идет сюда без особого энтузиазма, значительные суммы приходится вкладывать государствам. В мире суммарные ежегодные расходы правительств в этой сфере достигли 4,8 млрд. долларов. Но важна общая тенденция. Так, рынок нано уже составляет, по разным оценкам, 100-150 млрд. долл., причем значительная часть принадлежит электронике. А через пять лет эта цифра вырастет до 1 трлн. долларов. Темпы, как видите, фантастические.
Американцы свой выбор сделали, заявив, что готовы вступить в "долину смерти", стать доминирующим лидером в коммерциализации нанотехнологий. Кстати, США сейчас ежегодно вкладывают в это направление около миллиарда долларов.
РГ | Способна ли нынешняя Россия участвовать в гонке богатых?
Алфимов | Увы, мы засиделись на старте. Хотя работы и начаты, но, на мой взгляд, недостаточно решительно. А часы уже пущены! Теперь все зависит от того, сумеем ли мы правильно сыграть на наших плюсах. Ведь нанотехнологии по своей сути в чем-то близки к специфике российской науки и образованию. Скажем, в отличие от западных университетов у нас выпускают специалистов с хорошей физико-математической подготовкой, а наши ученые давно работают на стыке разных научных дисциплин.
И нанотехнологии предполагают прежде всего междисциплинарность. Скажем, раньше металл варили металлурги, но, как только этот процесс переходит в сферу нано, к нему подключаются физики, химики, теоретики, математики и т.д. Причем все должны, как при строительстве Вавилонской башни, говорить на одном языке. Вообще в наномире границы между инженером и ученым размыты. Здесь нечего делать узкому специалисту, надо обладать широкими знаниями в разных сферах науки и техники.
Может ли Россия где-то занять доминирующую позицию? В коммерциализации явно нет. А вот в идеях и разработках - вполне по силам. Ведь пока наша наука по большинству направлений нанотехнологий находится на мировом уровне. Конечно, чтобы претендовать на доминирование, необходимо увеличить финансирование этой сферы минимум вдвое и довести до 30 млрд.руб. в год.
РГ | Все-таки это очень амбициозная задача. А если ее упростить, то где у нас есть шансы не отстать в гонке?
Алфимов | Если отказаться от доминирования в научных исследованиях и разработках, то следует правильно выбрать свои ниши. Это может быть материаловедение и, в частности, создание мембран для очистки жидких сред, катализаторов для очистки выхлопных газов, различных нанокомпозитов, углеродных материалов, наноконтейнеров для доставки лекарств в нужную точку организма человека и т.д. Вполне способна конкурировать Россия и на рынке сенсоров для контроля транспортных систем, окружающей среды, продуктов, состояния человека и т.д.
РГ | Итак, Россия по большому счету не стартовала в нанотехнологической гонке. Многие специалисты уверены, что есть единственный шанс не отстать: придать Национальной программе по нанотехнологиям статус президентской. Кстати, так, кажется, поступил в свое время президент США Билл Клинтон, объявив, что будет курировать это направление.
Алфимов | Но в США нет национальной программы, там заявлены национальные цели в сфере нанотехнологий. И в Европе, где за период 2007-2013 годы планируют в сфере нано израсходовать около 10 млрд. долл., также главный ориентир - цели.
Нам тоже не нужны привычные программы, в которых много обещают и куда все стремятся попасть, чтобы под обещания получить деньги. Их надо давать под приоритетные проекты, направленные на достижение целей, которые должно назвать государство и которые понятны налогоплательщику. Сейчас правительство заявило свои приоритеты - здоровье нации, образование, ЖКХ. К ним и надо привязывать будущие проекты в области нанотехнологий, жестко отбирая на конкурсной основе.
Такой подход осуществлен в Федеральной целевой научно-технической программе. Сейчас Роснаука финансирует около 70 проектов по нанотехнологиям на сумму 913,6 млн. руб. Их реализация позволит уже к концу этого года разработать научные основы принципиально новых технологий, создать опытные партии и образцы материалов и устройств.
