Задание «За» и «Против» нанотехнологий было достаточно провокационным. С одной стороны, мы хотели, чтобы участники попробовали свои силы в жанре научно-популярной литературы. Это совсем непросто – объяснить другим «на пальцах» свою сложную, глубинную мысль, причем так, чтобы слушатель действительно понял и сказал «Эврика!».

Ведь в какой-то степени любой будущий ученый, и тем более – любой будущий преподаватель, политик, маркетолог «хай-тека» должен уметь объяснять и убеждать. Поэтому и те, кто собирается связать свою судьбу с нанотехнологиями – одной из самых междисциплинарных областей знаний – должен, как минимум, уметь писать «сочинения», и хорошо, если еще и ораторский талант при этом присутствует. С дуругой стороны, смысл задания, помимо прочего, был в том, чтобы разобраться для себя самого в том, что никакие нанотехнологические достижения не могут быть однозначными, что везде есть несомненные «плюсы», иногда уживающиеся, а когда и – нет, с «минусами». Поэтому мы считали данное задание важным, более того, раскрывающим творческие наклонности и личность участника. Именно поэтому за него отводилось столько много баллов.

Большинство участников справилось с заданием достаточно успешно, и поэтому мы приводим ниже подборку из запомнившихся членам жюри эссе (в авторской редакции) по основным темам «микросочинений», дававшхся в 9 задании «Краткость – сестра таланта».

Если Вы хотите поспорить с авторами или написать им письмо, пишите теперь в уже бывшее жюри или в службу поддержки – мы, с согласия автора, дадим его координаты. Альтернативный способ – оставляйте свои комментарии к этой заметке и будьте, пожалуйста, взаимно вежливыми. Спасибо!

Кабаченко Л.А.

«Эта музыка будет вечной, если я заменю батарейки» (наноэнергетика и наноионика)

Часть членов жюри считало, что в этом эссе не раскрыта тема. Но, на самом деле, если писать о «нанобатарейках» по сути, могло бы получиться полезно, но скучно. Да, это не идеальный вариант, но написан с душой, за что мы его и отметили.

ПОЧТИ «ЗА»

Хочется вечной музыки? Пожалуйста. А какой именно из музык? Известно, что Боэций, философ времен античности, разделил понятие «музыка». Он выделил космическую музыку -«musica mundana» (музыка мироздания), человеческую музыку – «musica humana» (гармония духа и тела (поступков и убеждений)) и инструментальную музыку – «musica instrumentalis». При этом «…инструментальную музыку Боэций признавал самой низкой и наименее важной частью музыки» [1]. Если оттолкнуться от этой теории, так мы отлично звучим и без батареек! Космос – звучит сам по себе где-то там потихонечку, дух и тело современного человека в вечном противоборстве и поиске гармонии надрывается не своим голосом, а вот инструментальная музыка, музыка, созданная человеком… Да, тут загвоздка. А как Вам хотелось бы? Чтобы она звучала в прямом смысле? Или в переносном? В переносном, предположим, «мелодия» продолжает звучать в воспоминаниях человека, в его памяти. Другое дело, если у человека плохая память и нет внутреннего слуха. Новое поколение элементов питания максимально продлит удовольствие таким меломанам, только нужно ли это? Представьте, Вас положат в гроб с плеером в ушах, и вы будете гнить годами под музыку «Beatles». А запрограммированная скрипка, лежащая в ваших ногах, будет вечно из под земли наигрывать «Лунную сонату», чтобы ваши потомки могли легко найти вас. Пессимизм, конечно. Но есть и оптимистичное. К примеру, заблудились вы в тайге или вас захватили в заложники, а электронная атрибутика (телефон в сережке или плеер, встроенный в сандалии) бесконечно работает. Тогда вас легко найти и спасти вам жизнь.

СОВСЕМ «ПРОТИВ»

Абсолютная вечность действия технических и творческих процессов понадобится только тогда, когда в один прекрасный день появится бессмертный Нанон Нанович Нанберг. Но и он, думаем, будет рад чему-то конечному, хотя бы для разнообразия. В современном развивающемся мире стремление человека к бесконечности звучания музыки когда-нибудь обязательно сменится желанием посидеть в тишине, и задуматься над тем, что передозировка не только наркотиков, но и музыки – тоже несчастье. Вот, вечной молодости люди хотят, о вечной любви мечтают, о вечном везении, о вечном состоянии покоя, о неуменьшающихся деньгах. Люди мечтают, но не задумываются, что к Вечному они не готовы. А спросил ли человек своих потомков, хотят ли они вечного звука в ушах (хоть песни Агузаровой, хоть звуков трубы Амстронга), да еще и не живого звука, а электрического, пусть и музыкального? Ведь мало кому нравиться жить на космодроме или жить под вечный шум дождя. Всегда должен быть выбор, в том числе и в том, какую батарейку зарядить. Человечество борется одновременно и за универсализацию бытия и за индивидуальность, какие же мы смешные, так противоречивые с батарейкой за щекой и умрем. А пока, будем ценить все, что имеем и не имеем, перефразируя слова известной песни «Если у Вас нету Нанобатарейки, то неизвестно кому повезло…».

[1] Герцман Е.В Музыка Древней Греции и Рима. – М.: Аллетея, 1995. – С. 110.

Список использованной литературы

• Адорно Т.В. Избранное: Социология музыки. – СПб.: Унив. книга, 1998. – 445 с.
• Герцман Е.В. Музыкальная Боэциана.
• Иванченко Г.В. Психология восприятия музыки, проблемы, перспективы. – М.: Смысл, 2001. – 264 с.
• Розинер Ф. Ахилл бегущий // Нева. – 1994. – №7. – С. 7 – 122, №8. – С. 5 – 145.

Романов А.С.

«Труба зовет» (углеродные и неуглеродные нанотрубки)

Это эссе правильное, но какое-то оно… немножко суховатое. К сожалению ,именно так пыталось писать большинство участников, что было их упущением. Это ведь был, в отличие от других заданий, не экзамен на знания, а тест на эмоции и силу убеждения. Все равно спасибо большое автору!

«ЗА»

Углеродные нанотрубки – одна из форм существования углерода. Они представляют из себя протяженные молекулы, напоминающие трубку, диаметр которых – порядка десятков нанометров. Впервые были обнаружены в продуктах горения вольтовой дуги. Стенка этих трубок может быть однослойной или многослойной и состоит из правильных шестиугольников. Концы НТ могут быть закрыты полусферическими крышечками.

Нанотрубки – очень прочный материал. Они в 50 раз прочнее и в 6 раз легче стали, при этом они обладают большой гибкостью. Под действием больших нагрузок они не ломаются и не рвутся, а перестраивают свою структуру. Нить диаметром один миллиметр, состоящая из нанотрубок, могла бы выдержать груз в 20 тонн. Это единственный материал, из которого можно сделать трос для лифта в космос. Из них можно создавать легкие и прочные композитные материалы.

Электропроводность нанотрубок может быть очень велика. Из них можно делать сверхпроводящие кабели, позволяющие передавать энергию без потерь. Также, можно создавать транзисторы, память для компьютеров и плоские дисплеи высокой четкости.

Нанотрубки обладают капиллярным эффектом, т.е. могут втягивать в себя вещество и хранить его. После заполнения, концы нанотрубки запаиваются, и вещество не может выйти наружу. Из них можно сделать контейнер для безопасного хранения водорода или химически активных веществ, что позволит создавать экологически-чистый транспорт. При помощи этой технологии можно осуществлять адресную доставку лекарств, увеличивающую их эффективность.

Помимо углеродных нанотрубок возможно их создание из других материалов, например, протеиновые нанотрубки могут служить заменителем гемоглобина.

«ПРОТИВ»

Длина получаемых нанотрубок составляет около 4 мм и эти нанотрубки содержат большое количество дефектов, что снижает их прочность. Поэтому трос из такого материала будет не достаточно прочен для поднятия грузов и, возможно, не выдержит даже сам себя. Дефекты в нанотрубках очень сильно снижают ее проводящие свойства, поэтому невозможно создание длинных сверхпроводящих кабелей. Также получаемые нанотрубки очень сильно отличаются по диаметру друг от друга. Массовое производство одинаковых по свойствам транзисторов, необходимых для электронных схем, дисплеев и памяти на их основе, будет невозможно. В местах соединений нанотрубок с металлами возникаю значительные потери энергии.

Для хранения водорода и других веществ необходимы нанотрубки с относительно большим диаметром внутренней полости. Такие нанотрубки получать не удается.

Для осуществления адресной доставки лекарств необходим механизм, который позволит точно направлять их к больному органу, а после доставки открывать их. Этого механизма не существует. Также после доставки лекарства может происходить накопление их в организме, что при большой химической активности нанотрубок может приводить к заболеваниям.

Диаметр капилляров в организме человека может быть около 5 нм и протеиновые нанотрубки будут перекрывать их.

Производство нанотрубок требует больших энергозатрат и времени. Очистка и разделение нанотрубок еще больше усложняет этот процесс. Поэтому их цена очень велика, что не позволит применять их повсеместно.

Литература

• П.Н. Дьячков «Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения» 2006.
• www.old.nanonewsnet.ru
• www.nanometer.ru
• www.cnews.ru
• Золотухин И.В. // СОЖ, 1999, No 3, с. 111–115 (http://journal.issep.rssi.ru/page.php?…)

Кушнир С.Е.

«Ау, Демоны Максвелла!» (нанороботы и наномедицина)

Это эссе написано по сути и со знанием дела. Про нанороботов писало большинство участников, не задумываясь, будут ли они созданы на самом деле или нет. Это и не важно. Нанороботы – символ и, можно даже сказать, футуристический жупел нанотехнологий. Как бы хотелось, чтобы они были! И к чему это приведет? Впрочем, смотрите эссе…

Чтобы говорить о нанороботах и наномедицине, надо сначала определить эти понятия. Попробуем это сделать.

«ЗА»

Наномедицина – слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне, с использованием наноустройств и наноструктур [1]. Т.е. наномедицина – медицина использующая достижения нанотехнологии. Однако, наномедицина должна не просто улучшить существующие методы лечения, но и привнести качественно новые методы лечения. Этот качественный скачок в медицине должен воплотиться за счёт использования нанороботов.

Наноробот, во-первых, должен быть роботом, т.е. электронно-механическим устройством, которое способно к целесообразному поведению в условиях изменяющейся внешней обстановки и выполняющим рабочие операции со сложными пространственными перемещениями [2]. А во-вторых, наноробот должен быть «нано», т.е. его размер должен быть от 1 до 100 нанометров. В-третьих, понятие наноробота связывают с манипуляцией отдельными атомами [3], благодаря которым можно собирать из атомов различные предметы (в том числе и свою копию), а так же разбирать предметы на отдельные атомы.

Нанороботы смогут самостоятельно передвигаться по организму человека. При этом они будут исправлять повреждённые клетки, очищать организм от микробов, молодых раковых клеток и отложений холестерина [4]. Внося изменения в ДНК, нанороботы смогут вылечивать патологии. Нанороботы станут универсальным лекарством, которое сможет лечить любые заболевания, вирусного, бактериального или генетического происхождения [5]. Кроме того, нанороботы позволят расширить человеческие способности. Они улучшат человеческое мышление и память [6].

«ПРОТИВ»

После описанных возможностей можно задуматься о том, насколько безопасны будут нанороботы для человека и человечества, не приведёт ли создание нанороботов к появлению ещё более страшного и разрушительного оружия массового поражения. Но сейчас это лишь философские вопросы фантастического мира, т.к. на сегодняшний день нет ни одного наноробота или даже его проработанной модели. Составим список основных частей наноробота, необходимых для его работы [7]:

• средства приёма и передачи информации;
• устройства получения и/или аккумуляции энергии;
• вычислительная система достаточной мощности, оборудованная достаточной памятью;
• сенсоры для навигационной системы и определения атомов и молекул;
• манипуляторы для перемещения и выполнения технологических операций.

И всё это должно уместиться в пределах одного наноробота! Т.е. примерно в одном миллиарде атомов. Реализация каждого пункта представляет собой огромную проблему не только для прикладной, но и фундаментальной науки. Можно с большой долей уверенности сказать, что перед тем, как будут созданы нанороботы, станет обычным использование беспроводных систем передачи информации с сверхвысокой пропускной способностью в нано- и субнанометровом диапазоне, один «размер» бита информации уменьшиться до одного атома, появятся нанометровые квантовые компьютеры, произойдёт качественный скачок в аналитической химии. Нет уверенности в том, что на пути к созданию частей наноробота не возникнут фундаментальные ограничения.

Однако даже создание всех компонентов наноробота не откроет его создателям лёгкого пути к конечной цели. Диффузия атомов, силы поверхностного натяжения, силы Ван-дер-Ваальса, броуновское движение, собственные колебания, локальные электромагнитные поля, вездесущий ядерный распад, «горячие» частицы – неполный список «мелких» проблем наноробототехники.

Если создание нанороботов маловероятно, то не является ли наномедицина столь же эфемерной? Помимо нанороботов у наномедицины есть в запасе реально существующие квантовые точки для диагностики заболеваний, наночастицы для адресной доставки лекарств, гипертермия и бактерицидных средств на их основе.

Таким образом, не смотря на то, что нанороботы остаются пока лишь фантастическими персонажами, медицина начинает использовать достижения нанотехнологии, и появляется её новый раздел – наномедицина.

Литература

• [1] Наномедицина (Материал из Википедии) (http://ru.wikipedia.org/…%D0%BD%D0%B0)
• [2] Яндекс.Словари: <Робот> (http://slovari.yandex.ru/art.xml?…)
• [3] membrana.ru (http://www.membrana.ru/…/215000.html)
• [4] nanonewsnet.ru (http://www.nanonewsnet.ru/…ut-razrushat)
• [5] itc.ua (http://itc.ua/article.phtml?…)
• [6] cbio.ru (http://www.cbio.ru/…/article.php?…)
• [7] old.nanonewsnet.ru (http://www.old.nanonewsnet.ru/index.php?…)

Горлачев Е.С.

«Атом – это сила!» (атомно-силовая микроскопия)

Это эссе подкупает тем, что у автора уже есть установка, мотивация на дальнейшую деятельность, причем эта установка осознанная и основанная на необходимом минимуме знаний, которые позволяют уже почти свободно, и в то же время без внутренних профессиональных ограничений судить о теме «микросочинения».

Я решил посвятить свое эссе атомно-силовой микроскопии (АСМ), потому что в моей учебе и работе я непосредственно имею дело с этим методом. Это технология, которой я не устаю восхищаться!

«ЗА»

Прошло всего 20 лет с момента изобретения АСМ Биннигом, но этот метод получил широчайшее применение, потеснив ветерана – электронную микроскопию. И это при том, что АСМ был всего лишь ответвлением СТМ. Первоначальной идеей был именно туннельный эффект, но со временем АСМ начал играть главную роль. Во многом, благодаря огромному числу «мод»: контактная и резонансная, магнитная, электро-силовая, даже электрохимическая! Соответственно, и материалы исследований – от биообъектов до магнитных доменов. Масштаб исследований при этом простирается от истинного атомарного уровня (сверхрешетки Si, HOPG) до микрохиллоков. Такого широкого спектра не предлагает ни один другой метод исследования. Выпущенные российской компанией НТ-МДТ новые зонды с алмазными DLC-иглами позволили не много ни мало отсканировать молекулу ДНК! А огромная область исследования гетероэпитаксиальных наноструктур (Ge/Si, PbSe/PbEuTe etc.) просто обязана своим существованием АСМ и СТМ методикам. Проводя АСМ-измерения, мы имеем на руках не картинку (как с РЭМ), а массив данных с огромным разрешением, позволяющий детальнейшим образом анализировать особенности рельефа (или магнитных, электрических свойств материала), проводить статистическую обработку, получать актуальные изображения.

АСМ прочно вошел в экспериментальную технику, но переспективы только начинают разворачиваться! Теперь реально исследуется возможность не только микроскопии как таковой, но и создания наноструктур, рабочих наноэлементов. Прототипы создаются в лабораториях по всему миру, включая Россию. Суть метода в том, что рисунок создается прямым рисованием зондом, который локально окисляет Si. Главной задачей является постановка такой техники на поток. Принципиальное решение уже найдено – это использование «многоножек» – мультикантилеверных систем. Традиционная литография как известно уже подошла к своим физическим пределам. А что же предлагает АСМ? Мы можем строить необходимые элементы с точностью до атома! Действительно, АСМ – это сила!

«ПРОТИВ»

Но есть ли у АСМ недостатки? Конечно, и гораздо больше, чем хотелось бы… Да и по сути своей метод не так уж хорош и универсален. «Мод» много, но они все носят лишь вспомогательный характер, а по сути дела АСМ это всего лишь сверхвысокотехнологичный инструмент для определения шероховатости поверхности. АСМ остается bona fide профилографом-профилометром.

Но и после получения «скана» поверхности задача не решена. Нет ни одного другого метода исследования с таким набором ошибок-артефактов. Большая часть АСМ-измерений состоит не в сканировании, а в попытках «отфильтровать» результат. Прилипание зонда к грязной поверхности, нелинейность и крип пьезокерамики, а также вездесущие вибрации делу явно не помогают. Оказывается, и форма острия зонда определяет получаемую картину, и разработчики прикладывают большую часть усилий не на «нанотехнологии», а на элементарные острия!

Много говорится сейчас о «революционной» технологии построения наноструктур поатомно на СТМ/АСМ. Все знают о логотипе IBM из атомов – больше PR-ходе, чем научном достижении. Действительно, подобные «прототипы» создаются, однако дальше дело не идет. О воспроизводимости и говорить не приходится. Соединение кантилеверов в «многоножки» – решение, лежавшее на поверхности – и не выдерживающее никакой критики!

В выводе позволю себе вернуться все-таки к плюсам. Да, недостатки и артефакты есть, но все они конечно же учитываемы и преодолимы. Метод уже позволил сделать очень многое, доселе недоступное. Создание новых зондов, сканеров, мультикантилеверных систем открывает широчайшие перспективы для исследовательских и производственных задач. Приятно осознавать присутствие российской науки/технологии в лице НТ-МДТ в этом деле. Уверен, что АСМ/СТМ будет играть одну из ведущих ролей в грядущей нанореволюции!

Василега И.М.

«Гремучий газ» (водородная энергетика)

Сколько же копий было сломано в извечном вопросе «быть» или «не быть» водородной энергетике! Да, не так уж это все однозначно. И в этом эссе коротко и ясно (то есть, по сути, талантливо) схвачены нужные ракурсы и очерчены нужные аспекты проблемы.

«ЗА»

Наш организм для поддержания жизнедеятельности тратит энергию, он берёт её из пищи, а конкретней из глюкозы (С₆Н₁₂О₆). Без участия кислорода у этого процесса чистый выход 4 молекулы АТФ (универсальный носитель энергии в нашей клетке), но если окислить выделившийся водород от этого процесса, то только это реакция даст 34 АТФ (в 8.5 раза больше)!

Как мы видим живые организмы посредством эволюции перешли на своего рода водородный двигатель, почему бы нам не заменить уже практически израсходованную нефть на такой прекрасный источник энергии? У него есть ряд преимуществ:

1. Его очень много на нашей плане
   
2. Водородное топливо очень эффективно: из литра водорода получается столько же энергии, сколько из трех литров бензина, теплота его сгорания составляет 143 кДж/г, то есть примерно в 5 раз выше, чем у углеводородов (29 кДж/г). 
   
3. Это – экологически чистый продукт, отходы водородного двигателя есть вода. Даже при смешанном питании двигателя водородом и бензином выбросы оксида углерода снижаются в 10 раз, выбросы несгоревших углеродов – в 2–3 раза, окислов азота – в 2 раза. 
   
4. Он не требует гигантских затрат на переоборудование инфраструктуры, т.к. газ как топливо уже используется (в основном в России), т.е. технологии передачи и хранения газа в сжатом виде уже испытаны.

Основное условие перехода к водородной энергетике – создание надежных и экономически выгодных топливных элементов на основе водорода. В таком элементе химическая энергия, высвобождающаяся в реакции водорода с кислородом, превращается непосредственно в электрическую. Коэффициент полезного действия топливного элемента может достигать 90%!

«ПРОТИВ»

Предыдущие 1618 знаков рассказывали о том, как прекрасен водород, но в каждом пункте есть масса трудностей и не выгодности данного вида топлива, т.е. водорода:

1. Да, его очень много, но его практически нет в чистом виде, следовательно, его придется вытаскивать из других веществ (в настоящее время единственным промышленно возможным способом является электролиз воды), что приведёт к дополнительным энергозатратам. 
   
2. Да, по энергоотдаче он превосходит бензин, но чтобы получить топлива, заменяющего один литр бензина, требуется потратить энергию, выделяемую при сжигании шести литров бензина. 
   
3. Водород – экологически чистый продукт, но всё таки и тут есть свои минусы: во-первых водород в свободном состоянии очень взрывоопасен, во-вторых если будет авария или утечка, то этот газ легко поднимется на уровень озонового слоя (т.к. водород самый легкий из газов), где привычная формула О₃ разложится на привычный нам О₂ и свободный (очень активный) О, с которым легко соединится водород, образуя воду, это приведёт к исчезновению озонового слоя.
   
4. Казалось бы, чем водород отличается от метана? Почему бы его также не транспортировать, как метан? Потому что молекула Н2 очень мала и при очень больших давлениях она просто «просачивается» через стенки баллона/газопровода. Т.е. использовать существующую инфраструктуру транспортировки газа применительно в водороду не получится без серьезной модернизации.

Как мы видим, это топливо превосходит наши современный энергоносители, но, приняв его как источник энергии, мы столкнемся и с бо'льшими проблемами.

Семакина К.Э.

«Да здравствуют киборги!» (биоматериалы и имплантанты на основе наноматериалов)

Кто такой «киборг» (кибернетический организм)? Да кто ж его знает! Нет их пока, но вот биоматериалы и наноустройства для создания своременных франкенштейнов уже небезуспешно делают, а в кино – в кино показывают «Звездные войны» от Лукаса!

«ЗА»

Человечеству всегда приходилось делать выбор: развиваться по эволюционному или революционному пути, вести войну или жить мирно, осваивать Космос или лишь родную планету? Но сейчас пришло время принять такое решение, которое не касается ни одной из сфер человеческой деятельности. Это решение о судьбе людей, как расы.

Выбор будто заключен между двумя обширными комнатами – настоящим и будущим. Эти комнаты отделяет дверь, в которую можно либо войти, попав в великое будущее, либо остаться в настоящем.

Раньше такой возможности выбора не представлялось, будущее можно было только предсказывать, подсмотрев через замочную скважину некоторые детали комнаты. А сейчас появился ключ к двери, и таким ключом является нанотехнология. Возможно, она позволит превратить все фантастические представления о будущем в реальность. Например, может осуществиться то, что люди станут обладать огромным жизненным потенциалом, способностью восстанавливать утраченные органы, как в фильмах «Пятый элемент» Люка Бессонна или «Звездные войны» Джорджа Лукаса.

По-моему, это просто замечательно! Нужно, несомненно, переходить в будущее! Ведь если только представить, проблемы скольких людей разрешатся при использовании биоматериалов и имплантантов на основе наноматериалов…

Самой очевидной и значимой пользой н материалов является то, что при их применении станет гораздо легче устранить две глобальные проблемы человечества – демографическую и проблему здоровья. Инвалиды смогут почувствовать себя полноценными членами общества, многие болезни просто вычеркнут из списка опасных заболеваний, все будут наслаждаться жизнью намного дольше, а может, и бесконечно. Так, американская компания Applied Digital Solutions уже подготовила комплект чипов, предназначенных для вживления в организм человека и способных определять его координаты по сигналам навигационной системы GPS. За первый месяц после анонса комплекта компания получила 2 тысячи заказов. Ученые компании Neural Signals активно занимаются созданием технологий соединения нервных волокон с электроникой. Это облегчит жизнь пациентов, потерявших контроль над своим телом после инсульта или имеющих прогрессирующие заболевания, такие как боковой амиотрофический склероз.

«ПРОТИВ»

Все эти разработки, безусловно, очень интересные, но, возможно, стоит призадуматься над пословицей наученных горьким опытом предков? «Семь раз отмерь, один раз отрежь» – гласит она. И хотя многие измерения покажут, что нужно как можно быстрее начинать масштабное использование биоматериалов и имплантантов на основе наноматериалов, другие, которые покажут обратное, не менее важны. Разве может человек изменять свою сущность, ведь, по религиозным воззрениям, он – лучшее создание Бога? А если все станут бессмертными, и население будет только расти, то как же Земля, запасы которой уже итак исчерпываются очень высокими темпами, сможет обеспечить его всем необходимым?

В любом случае, независимо от выбора, который сделают люди, хорошо, что существуют реальные нанотехнологические решения многих вопросов.

Дьяченко Е.Н.

«Там внизу – много места» (социальные аспекты нанотехнологий)

Жюри долго спорило, дать ли приз за это эссе по номинации «Романтик нанотехнологий», или нет. В конце концов выбор пал на другого человека. Но присмотритесь к этому эссе – оно написано замечательно! И даже трудно понять, где переплетаются «за» и «против» нанотехнологий. Поздравляем автора с очень удачной жанровой зарисовкой!

• Добрый день, – спокойным и добродушным голосом сказал пожилой человек.
• Такой же добрый, как и все в здешних краях, – с еле заметным немецким акцентом ответил человек в немного устаревшем сером пиджаке и не очень приветливым лицом.
• Приветствую Вас, – ответил второй господин на образцовом английском языке.
• Друзья мои, все больше и больше меня забавляет то, что я выдумал. Слишком часто я становлюсь не в состоянии понять и разобраться с происходящим в мире, и уже ни раз я обращался к вам за советом и разъяснениями. Пожалуйста, объясните мне, что за суета возникла вокруг слова «нанотехнологии».
• О! – Воскликнул англичанин, но запнулся, – Альберт, ты позволишь?
• Конечно, Исаак, рассказывай, мне тоже интересно твое мнение.
• Нанотехнологии – это последнее чудо цивилизации. Вы только представьте, люди пытаются научиться управлять отдельными атомами и молекулами, создавая из них необходимые для себя устройства. И у них уже даже кое-что получается. В наше время о таком даже и не мечтали.
• И к чему это может привести? – Задумчиво задал вопрос старик.
• Нанотехнологии изменять облик земли и образ жизни людей, населяющих ее. – Продолжил англичанин. – Представьте себе роботов, которые в тысячи раз меньше вашего волоса. Эти роботы смогут проникать в организм человека и действовать в нем по заданной программе: доставлять лекарства к нужным клеткам или, наоборот, удалять из организма вредные вещества или вирусы, наблюдать за состоянием отдельных клеток и органов и оповещать о необходимости принятия различных мер по поддержанию здоровья. При этом можно будет полностью отказаться от хирургического вмешательства в организм человека – все будет быстро, безболезненно и своевременно. Я считаю, нанороботы позволят продлить срок жизни людей до двух сотен лет, а, может быть, и вообще исполнят заветную мечту живущих людей – бессмертие.

Нанотрубки могут осуществить другую мечту человечества – колонизацию космоса, других планет и звезд. Наш друг Константин, – англичанин оглянулся по сторонам, будто ища глазами, – еще в свое время предложил проект космического лифта – троса в космос, который легко позволит доставлять любые грузы и людей на орбиту. Тогда эта затея провалилась, так как стальной трос не выдержал бы и собственного веса, но сейчас нанотехнологии позволяют создать трос из углеродных нанотрубок, который будет в тысячи раз прочнее при той же массе. Это звучит невероятно, но возможно даже удастся построить лифт между Землей и Луной, а, возможно, и другими планетами.

И еще много полезных вещей способны дать нанотехнологии: новые более долговечные источники энергии и элементы питания; более объемные хранилища информации; материалы, прочность которых во много раз превосходит имеющиеся сейчас; безвредные для планеты технологии, которые позволять сохранить ее красивой и здоровой.

• Альберт, а что ты думаешь – расскажи мне. – Обратился пожилой человек к господину в сером пиджаке.
• У меня несколько более сдержанная точка зрения. Сказанные слова звучат, конечно, впечатляюще, но есть проблемы. Для начала, заметьте: слов много, а сделано пока крайне мало в областях наномедицины, нанороботов, внедрения нанотрубок и других. И, что самое главное, пока не видны пути воплощения задуманного в реальность. Это напоминает мне недавнюю ситуацию с исследованием высокотемпературной сверхпроводимости. Вроде бы и результаты в этом направлении были замечательные, и перспективы огромные, а до применения на практике дело так и не дошло – сейчас почти и не вспоминают об этом явлении. Еще мне кажется странным ажиотаж вокруг слова «нанотехнология»: ведь микропроцессорная техника уже давно создается по технологическим нормам десятков нанометров… Но, в любом случае, тут надо быть осторожнее; сложно определить важность и перспективность нанотехнологий: ведь и я, и ты, Исаак, ни раз ошибались в своих умозаключениях.
• Альберт, – улыбнулся англичанин, – ты, я помню, вообще атеистом был, а посмотри, где мы находимся и с кем беседуем…

Харламова М.

«Встал утром – прибери свою Планету» (наноматериалы и экология)

Ну кто же не знает, что экология и медицина сейчас важны и, может быть, даже важнее всяких там нанотехнологий. Об этом говорят в школе, на улице, в газетах… Так могут ли нанотехнологии помочь? Автор верно многие вещи подметила и раскрыла!

Диалектическое «ЗА»

Сухие сводки радио- и телепередач то и дело сообщают о новых экологических загрязнениях: чудовищные пятна разлившейся нефти обезображивают лицо природы. Со зловещей частотой приносятся вести о разливе нефти на поверхности Ламанша, Босфора, вблизи берегов Испании, Франции вследствие очередной аварии танкера, об утечке “черного золота” из трубопровода на Дальнем Востоке.

На многие десятки километров гибнет все живое. С завидной частотой мы видим на телеэкранах животных и птиц, покрытых толстым слоем нефти и экологов, не успевающих их очищать. И дай Бог, если после этого хотя бы несколько процентов животных выживет и сможет дать здоровое потомство. Все это-обратная сторона научно-технического прогресса. Земной шар стал более доступным и уязвимым для чудовищных экологических катастроф.

Все взаимосвязано в мире: черное и белое, плохое и хорошее. Достижения науки помогают и лечить природу. Для преодоления страшных катастроф на помощь приходят разработки нанотехнологии. В течение последнего года я занимаюсь изучением, по-моему, очень интересного и перспективного материала-оксида титана. Повышенный интерес к TiO2 обусловлен его фотохимической активностью, позволяющей проводить на поверхности полупроводника окисление токсичных органических веществ до углекислого газа и воды. Под действием ультрафиолетового излучения в оксиде титана происходит образование электрон-дырочной пары, последующий выход носителей заряда на поверхность частицы и их участие в химических реакциях приводит к образованию свободных радикалов, которые могут окислить практически любое органическое соединение. Вот вам и ключ, с помощью которого можно если не избежать, то существенно снизить потери от экологических катастароф. Всю нефть собрать невозможно, но мы можем эффективно и быстро устранить остатки путем добавления несоизмеримо малых количеств фотокатализатора. И вот уже поют птички, весело шелестят листочками деревья и травы на территории, которая обычным способом очищалась бы десятки лет. Разве это не достойное приложение сил и поля деятельности?

Диалектическое «ПРОТИВ»

Диалектика жизни такова, что одно и то же вещество может служить и лекарством, и ядом. Все зависит от того, в чьи руки оно попадет, кто воспользуется плодами цивилизации, достижениями науки. Отечественные и зарубежные блокбастеры с завидной регулярностью пугают нас негативными примерами.

В перспективе для обнаружения некоторых заболеваний человека (иммунодиагностики) планируют применять методы магнитометрического анализа. При заболевании в организме вырабатываются антитела, каждому виду антител соответствует строгого определенный антиген, с которым способны связываться так называемые магнитные метки, например наночастицы маггемита или магнетита, которые обратимо влияют на свойства магнитного поля. Но в природе существует невидимое, но очень чувствительное к внешним воздействиям равновесие. В частности, для организма человека характерно постоянство свойств внутренней среды: минеральный баланс, кислотный, температурный,– так называемый гомеостаз. Данный механизм установлен природой и любое неосторожное вторжение в него чревато необратимыми последствиями. В результате мы можем получить такие болезни, о которых раньше и не подозревали. Не таким ли побочным эффектом неразумного творчества ученых являются новоявленные инфекции (CПИД и др.), природу которых ученые до сих пор не установили?

Человек при всем могуществе орудий труда и достижений разума как биологическое существо не изменился за последние десятки тысячелетий. Он хрупок и слаб, поэтому экологические нарушения, обусловленные развитием науки и техники, в частности нанотехнологии, зачастую могут привести к необратимым последствиям. Сколько новых болезней и эпидемий ожидает человечество при проникновении в глубины, непознанные пока еще уголки природы! Так не будем же базаровыми нового времени, считающими природу не храмом, а мастерской! За самонадеянность и волюнтаризм, за неразумное вторжение в тонкие механизмы ее деятельности природа может ответить нам непредсказуемо…

Поляков А.Ю.

«Точка, точка, запятая…»

Опять-таки, это эссе вызвало споры. С одной стороны, стихотворная форма очень подходит к форме конкурса. С другой стороны, а не легковесно ли? Впрочем, в спорах рождается истина, и жюри решило присудить премию именно за это стихотворение, тем более, что в нем есть реальные стороны физики объекта и явления, отраженные лаконично и пафосно.

Вместо предисловия

Давным-давно, не помню в каком году я сел подписывать дневник. Это было 31 августа, на следующий день должна была быть линейка в школе, настроение было предпраздничным. Я решил, что надо чуть-чуть расслабиться и открыл форзац дневника.

И тут передо мной появилась таблица приставок СИ. Я заинтересовался:

• микро – 10^-6;
• нано – 10^-9;
• пико – 10^-12…

Почему-то это казалось даже интересней, чем кило-, Мега-, Тера- …

Тогда я ещё не знал, что «Там, внизу, ещё много места», и что НАНО- станет моим кумиром, моей мечтой…

Мой друг, про квантовую точку
Тебе хочу я рассказать.
Обильем терминов, уж точно,
Тебя не буду утруждать.
Она мала; с ней не сравнится
И тонкий волос толщиной ¹,
Но микроскоп, как сокол-птица,
Её рассмотрит под иглой ².
Её нульмерною системой
Иные любят величать,
Другие «ящиком квантовым»
Не постесняются назвать.
Числом немногим электроны
В ней могут быть заключены,
На разных уровнях энергий
В ней расположены они.
На атом тем она походит,
Но в ней ядра не отыскать.
А электроны её могут
Свет поглощать и излучать.
И, как ты догадаться можешь,
Люминесцирует она.
И коль размер её меняешь,
Меняется волны длина.
«Атом искусственный» порой
Её ученый называет;
Из точек делать мыслью одной
Любое вещество желает ³.
В Египте Древнем процветала
Окраска стёкол дорогих
Наночастицами металлов
(Хоть мудрецы не знали их)⁴.
Специально точки получили
(Впервые, для статей и книг)
Из CdSe ⁵. В их структуру
Профессор Санаи проник ⁶.
Потом на кремний научились
Германий тонко осаждать ⁷,
А ныне множеством методик
Ты можешь точки получать.
Их примененье безгранично,
Всего, пожалуй, и не счесть,
Но сообщу, что знаю лично, –
Великий толк от них уж есть:
Создать помогут сверхкомпьютер
И сделать запись поплотней,
На нужной клетке сделать маркер,
Рак обнаружить поскорей. 

. . . . . . . . . . . . .

Но так ли нам необходимы
Герои квантовых миров?
Они, быть может, очень вредны
И для костей, и для мозгов.
Быть может, кто-то очень скоро
Поймет их вредность на себе,
Но спрятано от наших взоров
Всё это в будущего мгле.
Но, что бы ни было, друг мой,
Я рад, что радужной зарёй
Восходит над моей страной
НАНОисследований строй!.. 

1. Толщина человеческого волоса колеблется в районе 50мкм – 100 мкм, а размеры квантовой точки не превосходят нескольких десятков нанометров. 
   
2. Имеется в виду атомно-силовой микроскоп.
   
3. Планируется создание объемных структур из квантовых точек по типу кристаллической решетки полупроводника. Новыйматериал сможет вести себя и как проводник, и как диэлектрик. При этом такие характеристики как цвет, прозрачность, теплопроводность, и магнитные свойства вещества также могут изменяться в реальном времени. См. интервью (http://old.nanonewsnet.ru/index.php?…)с автором книги «Matter as Software» Wil McCarthy 
   
4. Это была первая встреча (видимо, неосознанная) человечества с квантовыми точками. См. «Наноазбука»: квантовые точки (http://www.nanometer.ru/…ts_2650.html) (А.А.Елисеев (ФНМ МГУ), Е.А.Киселева (ФНМ МГУ), С.Авдошенко (ФНМ МГУ)) 
   
5. Предполагаемое прочтение CdSe – «ка′дмий се′лен» (думаю, никто не в обиде). 
   
6. См. «Введение в нанотехнологию» (Н. Кобаяси), с. 56 и wikipedia: Квантовая точка (http://ru.wikipedia.org/…нтовая_точка) 
   
7. Имеется в виду начальная стадия метода приготовления эпитаксиальных структур германий- кремний с квантовыми точками. См. статью (http://www.sibai.ru/index.php?…) А. Асеева (академик, директор ИФП СО РАН) «ФИЗИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВ, НАНОЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ»

(Поляков А.Ю. будет зачислен на Факультет Наук о Материалах МГУ по результатам вступительных испытаний)

Илин Э.А.

«Там внизу – много места…» (социальные аспекты нанотехнологий)

Это эссе уникально тем, что его написала наша бывшая соотечественница, которая сейчас работает в Германии, занимаясь наноматериалами и нанотехнологиями. Поэтому можно сказать, что стихотворное эссе написано молодым профессионалом и почти профессионально (имея в виду изящные литературные наклонности), с молодым, но по-философски углубленным задором.

TRAUM^*

Давно те были времена,
как жизнь была так коротка,
ведь первобытный человек,
прожить мог только тридцать лет.
Не знал наш предок, к сожалению,
к чему приводят труд с ученьем.
Но подсознательно, наверно,
он все же развивал себя.
Он научил письму и чтенью
все будущие поколенья.
Он понял, что весь смысл в стремленье,
полете мысли и влеченье.
Влеченье к новым горизонтам
и не открытым областям.
Наш предок развивал науку и медицину, и не в скуку,
он научил себя лечить, чтоб дольше и красивей жить.
И вот в наш современный век
прожить возможно сотню лет.
Хоть медицина не для всех бед
нам гарантирует ответ.
Есть в медицине много тем,
что не изведаны совсем.
Давай представим наномир,
где жизнь кипит, как пышный пир.
Огромный наноэкскаватор, или же наномотор
откроет вмиг любой затор.
Пусть то в сосудах, или боль
пришла внезапно где-то в сердце.
А наносенсор для вас вмиг,
напишет, прямо как в дневник,
все об известных вам болезнях,
чтоб за секунду, без претензий,
Вас «нанодоктор» излечил.
Тогда б мир весел был и мил.
Прожить смог каждый тыщу лет.
Скажите, это ли не бред?
Мы бы пошли против природы,
продлив же собственные годы,
мы б заняли чужое место.
И на планете везде вместо
Весёлых радостных детей
встречали б пожилых людей,
которым далеко за триста.
И не причем «asta la vista»,
Когда естественный отбор
смог быть нарушен, словно вор,
всё у природы отобрав,
лишив бесповоротно прав. 

*) нем. сон или мечта, в данном случае оба значения.

Поздравляем всех «удачных авторов» и желаем им всего самого наилучшего (на литературном и на научном поприще), и чтобы у них в жизни было гораздо больше «ЗА», чем «ПРОТИВ», хотя и без последнего нельзя – жизнь стала бы скучна смертельно, и безо всякого веселья тянулись б долго «нанодни», и мы остались бы одни в пушистой шубке слова «ЗА» – да не затронет нас гроза, да обойдет нас стороной нанопроблем пчелиный рой. Но только «ПРОТИВ» мы решили идти таких идеологий – и «ЗА» развитье нанотехнологий (каламбур, надеюсь, что он не покоробил высокохудожественные чувства участников наноолимпиады).

Подборка эссе – по рекомендациям демократического большинства членов жюри.

Комментарии – Е.А.Гудилин