Эффект карлика

Нижегородские ученые стараются не отставать от зарубежных коллег

Дмитрий Лобанов

“МК в Нижнем Новгороде” уже писал о том, что в будущем улицы Нижнего будут освещать светодиодные фонари. Мало кто знает, что это результат практического внедрения нанотехнологий. Они уже повсюду: в микросхемах наших компьютеров, дисплеях сотовых телефонов и оптоволоконных кабелях. Нижегородские ученые стараются не отставать от зарубежных коллег.

Другая сторона кремния

Впервые термин “нанотехнология” употребил японский ученый Норио Танигути в 1974 году, – рассказывает директор Института физики микроструктур РАН Захарий Красильник. – Он назвал так производство изделий размером в несколько нанометров. В 2000 году уже была присуждена первая нобелевская премия в сфере нанотехнологий. Кстати, за исследования, которые были выполнены лет за тридцать до этого.

• В Нижегородской области исследовательская работа кипит, главным образом, в саровском Российском федеральном ядерном центре и нижегородском Институте физики микроструктур РАН. Институт охотно впускает в свой мир журналистов.

ИФМ появился в 1993 году. Большинство ученых – в возрасте до 35 лет. Это выпускники радиофизического, физического факультетов и Высшей школы общей и прикладной физики ННГУ имени Лобачевского.

В какой-то момент ученые выяснили, что один и тот же материал при разных размерах обладает разными свойствами, – рассказывает Захарий Красильник. – На этом и основаны нанотехнологии – возможность создавать новые материалы с заданными свойствами из мельчайших элементов. В переводе с греческого слово “нано” означает “карлик”. Один нанометр – это миллиардная часть метра.

Например, кристалл кремния больших размеров плохо проводит электричество и совершенно не излучает свет. Если же кристалл уменьшить в миллиард раз, он начинает проводить ток и светиться.

Захарий Красильник

• На поверхность маленького кристалла хорошо “высаживается” кислород. Процесс его высвобождения проходит с выделением большого количества энергии. Даже небольшое количество обогащенного кислородом порошка под действием электрического импульса сильно взрывается. На этом свойстве основывается созданный недавно новый вид взрывчатки. А еще – действие подушки безопасности в автомобиле. Для того чтобы тугой резиновый шар в кабине надулся, необходима всего лишь одна 5-миллиметровая таблетка кремния.

Кроме того, нанокристаллический кремний хорошо взаимодействует с селективным (активным) водородом. При попадании в организм человека такой водород убивает живые клетки. Вот почему технология введения в организм человека кремния с водородом с целью умерщвления раковых клеток уже сейчас апробируется в европейских больницах.

Это всего лишь несколько примеров свойств одного элемента таблицы Менделеева, – говорит Захарий Красильник. – Свойства и поведение всех элементов надо тщательно изучать. Этим и занимаются сейчас российские ученые.

Весточки от света

Молодой научный сотрудник Дмитрий Лобанов растит наноструктуры для того, чтобы в будущем создать лазер с терагерциевым диапазоном. Для чего это нужно?

Одна из самых важных задач сейчас – обеспечить быструю передачу больших объемов информации, – поясняет Дмитрий Лобанов (на фото). – Обычная микросхема не может ее выполнить, а вот по оптоволокну информация проходит мигом. Для ускорения процесса необходимо научиться передавать сигналы в оптоволокно прямо с кремниевых чипов компьютера, а для этого надо сделать кремний излучателем света.

Повседневный труд в лаборатории сводится к следующему: кремниевые пластиночки (так называемые “подложки”) обрабатываются щелочами, чтобы добиться атомарно гладкой поверхности, затем загружаются в специальный аппарат – распылительную установку молекулярного питания кремниево-германиевых структур. Установка занимает почти полкомнаты и состоит из нескольких камер. В главной из них – камере роста – поддерживается высокий вакуум. Именно здесь под воздействием высоких температур на подложку напыляются различные материалы, в частности, германий. На наноуровне проявляется новое свойство кремния: формирование новых структур – так называемых кремниево-германиевых островков. Они-то и обладают бесценным умением излучать свет в диапазоне 1.3–1.55 микрона, в котором работает оптоволокно.

Если полученную в аппарате структуру специальным образом обработать, протравить, сделать в ней канавки, контакты, получится схема для наибыстрейшей передачи данных и прямого контакта с оптоволокном, – говорит молодой ученый. – Но это уже задача промышленности. Нам-то надо просто тенденции выявить, условия для быстрого формирования островков с нужными параметрами излучения определить.

Новации не нужны?

Отсутствие связи с промышленными предприятиями, пожалуй, главная беда российских научных институтов. В Нижегородской области для реализации инновационных проектов четыре года назад была создана специальная организация – Нижегородский региональный центр наноиндустрии. Однако его работу системной не назовешь.

Во-первых, до нас доходит информация далеко не обо всех разработках. Нижегородский научный центр РАН собирает данные со всех научных центров, но не спешит ими делиться, – рассказывает заместитель генерального директора центра Николай Чугунов. – Во-вторых, нижегородские предприятия не слишком заинтересованы во внедрении инноваций. По сути, этим занимаются только две организации в области. А в-третьих, область слабо связана с “Роснано”. Мы не только не получаем тендеры, мы даже не участвуем в конкурсах на них. Например, в феврале область могла получить 1,7 миллиарда рублей на развитие нанотехнологий в 2010 году. Но не получила из-за того, что банально не смогли подготовить документацию.

В нашей стране никак не поймут, что килограмм интегральных схем принесет в тысячу раз больше денег, чем баррель нефти, – сетует Захарий Красильник. – Китай, Тайвань процветают: светодиодные фонарики их производства можно купить на каждом углу. А у нас только начали строить первый завод по производству светодиодов.

Да и с государственной поддержкой не все гладко. Мы вот недавно получили свой президентский грант, а могли и не получить: в этом году финансирование сократилось почти в полтора раза.

Зарплата у нас остается очень низкой, – вздыхает Дмитрий Лобанов. – Квартиру не купишь, машину тоже. Правда, мне несколько лет назад здорово повезло: я попал под действие государственной программы, получил собственное жилье. А вот ребята, которые сейчас к нам приходят работать, о таком и не мечтают.

Анна Баташева

http://www.mk.ru/…karlika.html

.

Институт физики микроструктур РАН

• В институте проводятся фундаментальные научные исследования в области физики поверхности, твердотельных наноструктур, высокотемпературных сверхпроводников и многослойной рентгеновской оптики, а также технологии и применения тонких пленок, поверхностных и многослойных структур.