Наталья ТОДОРОВА, "Казахстанская правда", 1 августа

Разработанная Правительством Казахстана Программа индустриально-инновационного развития до 2015 года, главный акцент в которой сделан на переход страны от сырьевой к перерабатывающей, всколыхнула научную мысль. Становятся востребованными высокие технологии, создать которые невозможно без самых передовых достижений научной мысли. Большие надежды в связи с этим ученые связывают с решением Главы государства о создании трех технопарков: в поселке Алатау под Алматы - центра информационных технологий, в Степногорске - биотехнологического центра, в Курчатове - центра ядерных технологий. Им предстоит стать полигонами для обкатки самых дерзких научных идей казахстанских ученых. К коим, несомненно, относятся и нанотехнологии. Сегодня об этом новом не только для отечественной, но и всей мировой науки направлении мы разговариваем с вице-президентом Национальной академии наук РК, директором Физико-технического института академиком Булатом МУКАШЕВЫМ.

- Булат Нигматович, прежде всего объясните, что представляют из себя нанотехнологии? Сегодня мы можем узнать об этом, как говорят, весьма перспективном направлении мировой науки только из сюжетов "Дискавери", европейских теленовостей, то есть преимущественно из зарубежных источников информации.

- Под термином "нанотехнология" понимают создание и использование материалов, устройств и систем, структура которых регулируется в нанометровом масштабе, то есть в диапазоне размеров атомов, молекул и надмолекулярных образований. Эта технология подразумевает умение работать с такими объектами и создавать из них более крупные структуры, обладающие принципиально новой молекулярной организацией. В связи с этим возникли такие понятия, как нанонаука, которая занимается фундаментальными исследованиями свойств наноматериалов и явлений в таком масштабе, нанотехнология, работающая над созданием наноструктур, и наноинженерия - занимающаяся поиском эффективных методов их использования.

Это очень интересные области знаний, так как ученые работают на стыке физики, химии, биологии, материаловедения, электронной и компьютерной техники и других научных дисциплин. Быстрый прогресс науки в XX веке привел к появлению к концу 80-х годов методов контролируемого синтеза наночастиц и наноструктур. Оказалось, что материалы и системы, созданные из кластеров (небольшие группы атомов и молекул), обладают совершенно новыми свойствами. Причина в том, что в малых масштабах проявляются квантовомеханические, т. е. волновые свойства материи. Взаимодействие же нанокластеров определяют уникальные и разнообразные свойства наноструктур в целом.

- Где практически могут применяться эти, преображенные силой научной мысли, материалы?

- Придавая материалам и системам принципиально новые качества, нанотехнология обеспечит прогресс практически во всех существующих областях жизнедеятельности человека. Можно с уверенностью сказать, что в этом столетии нанотехнологии станут стратегическим направлением развития науки и техники, что потребует фундаментальной перестройки существующих технологий производства материалов и вычислительной техники, систем энергоснабжения и вооружения, транспорта и средств связи, охраны окружающей среды, создания лекарственных препаратов. Можно предположить, что развитие нанонаук и нанотехнологии приведет к возникновению абсолютно новых отраслей науки и техники. Прогнозировать, какие-это будут ноу-хау, в настоящий момент я затрудняюсь. Выступая на слушаниях в Конгрессе США в 1998 году Нил Лейн, бывший директор Национального научного фонда Америки, отметил: "Если бы меня спросили, какая область науки и техники может обеспечить нам прорыв в будущее, я бы назвал нанотехнологию".

Так, например, использование нанотехнологий в электронике и компьютерной технике привело к миниатюризации устройств, увеличению быстродействия и понижению энергопотребления. В соответствии с прогнозом к 2015 году линейные размеры самых миниатюрных компонентов должны достичь предела до 50 нм. Далее ожидается реализация программы новых компьютерных технологий, которые позволят преодолеть пределы полупроводниковой технологии. В будущем нанотехнологии позволят приблизить электронные устройства к размерам молекул.

- Что это даст человечеству?

- Если электронные схемы будут состоять из отдельных молекул, то появятся устройства памяти с плотностью записи, в миллион раз превышающие современные. При этом потребляемая электрическая мощность, по сравнению с обычными полупроводниковыми схемами, снизится в миллиарды раз! Совершенствование электронных устройств будет способствовать созданию принципиально нового поколения компьютеров, так называемых квантовых компьютеров, в которых носителями информации станут отдельные атомы.

Особенно впечатляющих результатов следует ожидать от использования нанотехнологий в создании новых материалов. Это позволит производить экстремальные, с точки зрения потребительских качеств, материалы с программируемыми свойствами, сверхпрочные и пластичные, сверхлегкие, адаптирующиеся к внешним условиям. Особое место среди наноматериалов займут нанокомпозиты - дешевые и прочные материалы, которые состоят из обычных полимеров, армированных наночастицами. Уже сейчас учеными разрабатываются промышленные технологии их получения. Нанокомпозиты найдут применение также в строительстве, производстве оборудования и мебели, бытовых электроприборов и т. д. Следует также обратить внимание и на углеродные нанотрубки - протяженные цилиндрические структуры диметром в несколько нанометров. Они обладают аномально высокой прочностью, эмиссионными свойствами и проводимостью, которая варьируется в широких пределах. Так, разработка эммитеров на основе нано-трубок приведет к созданию нового класса электронных приборов, отличающихся сверхмалыми поперечными размерами и низким напряжением питания.

Развитие нанотехнологий также приведет к фундаментальным изменениям в медицине и биологии. Можно будет, наконец, получить расшифровку индивидуальных генетических кодов с учетом особенностей человека, опробовать дистанционное управление биоэлектронными устройствами, введенными в живые организмы, а также разработку наносенсорных систем, сигнализирующих о состоянии здоровья человека для ранней диагностики и профилактики заболеваний.

В энергетике нанотехнологии существенно повлияют на развитие методов получения, аккумулирования и эффективного использования энергии. Например, наноструктурированные катализаторы открывают новые возможности эффективного получения водорода и, соответственно, широкого использования водородного топлива. Их внедрение должно привести к уменьшению энергопотребления и выброса загрязняющих веществ в этой отрасли, улучшению средств контроля за состоянием окружающей среды, к разработке новых эффективных методов переработки отходов, в том числе ядерных.

Нанотехнологии окажут сильное влияние на создание новой элементной базы систем вооружений. Применение наноструктур сделает их более "интеллектуальными", позволит уменьшить присутствие военного персонала в зоне ведения боевых действий. Полностью изменятся и существующие системы контроля в этой области. Уже сейчас с помощью этих супертехнологий разрабатывается новое поколение датчиков химического, биологического и ядерного оружия. Ведутся разработки по созданию легкого, компактного, но полнофункционального беспилотного боевого самолета. Миниатюризация устройств космической техники приведет к созданию спутников, вес которых будет во много раз легче существующих, что увеличит объемы выводимого в космос полезного груза.

- Звучит, как сказка или сюжет для фантастического романа. На планете уже взялись за эти чудо-технологии всерьез?

- Более 30 стран, список которых практически совпадает с перечнем технологически развитых государств, уже разрабатывают и совершенствуют национальные программы исследований в области нанотехнологий. Так, в США сформирована программа технологического развития страны, известная как Национальная нанотехнологическая инициатива. Ежегодно ход ее исполнения заслушивают правительство и конгресс. Бюджет этой программы постоянно возрастает, в этом году он превысил миллиард долларов США.

- А насколько близки мы к использованию нанотехнологий? Нужны ли они Казахстану?

- Ответ очевиден. Конечно, да. В Послании Президента Н. А. Назарбаева народу Казахстана 4 апреля 2003 года мы нашли строки, подтверждающие это: "...перед нами встает важнейшая задача обеспечения сбалансированности экономики, опережающего развития ...высокотехнологичных и наукоемких производств, производственной инфраструктуры". На данном этапе нам, по-видимому, не следует проходить тот путь технологического прогресса, который прошли до нас передовые страны. Надо сразу браться за супертехнологии, в том числе ускоренно развивать нанотехнологии, ведь за ними - будущее. Необходимо принять меры по организации научно-технических исследований, их оснащению необходимым оборудованием, готовить кадры соответствующего уровня. Создание по инициативе Президента страны трех технопарков могло бы стать хорошим началом для развития казахстанских нанотехнологий и организации нанопроизводств. Такой шанс ученым просто нельзя упускать.

- А что-то в этом направлении уже делается у нас в Казахстане?

- Начиная с 2003 года исследования по нанотехнологиям стали одним из приоритетов программы фундаментальных исследований, координируемых Национальной академией наук Казахстана. В нашей стране имеются научные коллективы, которые выполняют исследования в этом направлении и уже имеют разработки в нанотехнологии и смежных дисциплинах. Это исследования в области синтеза нанокластеров и наноструктур в полупроводниковых и металлических системах, разработки в области наноразмерных катализаторов, сенсорных наноструктурированных материалов и углеродных наноструктур. Существует несколько проектов инновационных производств, готовых к реализации и включающих в себя нанотехнологические элементы. Это производство кремния через стадию получения и очистки силанов; производство катализаторов с металлосодержащими наноразмерными частицами активной фазы; производство газовых сенсоров с нанопористым чувствительным слоем. Эти разработки защищены патентами, содержат технологические ноу-хау и обладают высоким экспортным потенциалом, что позволит достаточно быстро получить отдачу от организации производств, даст дополнительный источник средств для развертывания исследовательских и инновационных проектов.

Однако следует постоянно помнить о том, что все огромнейшие преимущества нанотехнологий могут быть реализованы в максимальной степени только при наличии общенациональной программы. Основные акценты в ней должны сводиться к созданию инфраструктуры для организации высокоэффективных фундаментальных исследований и производств нанотехнологической продукции. При этом особое внимание необходимо уделить подготовке ученых, технологов и организаторов производства в области нанотехнологий, а также разработке междисциплинарных учебных программ для соответствующих специальностей по естественным наукам и их приложениям в ведущих национальных университетах. Только так мы сможем поставить на службу экономике Казахстана, всему обществу эти суперсовременные технологии.