Уважаемые читатели!

Мы продолжаем еженедельный обзор nanoWeek

Этот выпуск nanoWeek порадует, в основном, большим количеством успехов в продвижении нанотехнологий на рынок. Приятно видеть первые коммерческие продукты на основе исследований, о которых мы писали всего год назад.

Опять-таки, мы ждем от вас комментариев и пожеланий того, что бы вы хотели увидеть в следующих выпусках nanoWeek.

Итак, мы снова с вами и начинаем обзор недели с 28 января по 4 февраля 2008 года!

Материаловедение

Тест нано-геккона на 400 граммовой гирьке

В первую очередь необходимо сказать, что у нас на сайте появился обзор о 10 наиболее интересных наноматериалах . Причем не только новички могут почерпнуть оттуда множество полезной информации! Рекомендуем для ознакомления всем, интересующимся нанотехнологиями.

Уже несколько лет ученые пытаются повторить удивительные способности маленькой ящерицы – геккона. И вот, исследователям из Беркли удалось продвинуться еще на шаг в создании нового типа материала, который, возможно, позволит в будущем людям карабкаться по стенам с такой же легкостью, как это делает геккон.

Команда нанотехнологов из Калифорнийского Университета в Беркли (University of California) смогла на 1/6 приблизиться к «прилипающей силе» геккона. В новом исследовании ученые взяли жесткий полипропилен, из которого был сформирован «ковер» из нанонитей диаметром 600 нанометров, что в 100 раз меньше диаметра человеческого волоса.

И, как ни странно, жесткий полипропилен показал лучшие результаты, чем все остальные материалы (кремний и ряд полимеров). Получившаяся пленка площадью около двух квадратных сантиметров может держать на вертикальной стеклянной поверхности груз до 400 грамм! Но пока, это максимум, что исследователи могут сегодня добиться от наноматериала.

Коллоидные «фотонные губки»

Учеными из Политехнического Университета Валенсии, Испания, были сформированы наноматериалы с необычными оптическими свойствами . Эти, как назвали их ученые, «фотонные губки» на основе кремниевых поликристаллических частиц, могут рассеивать свет в широком интервале длин волн.

Авторы работы использовали метод химического осаждения из газовой фазы для получения сферических частиц аморфного кремния, которые затем подвергали отжигу при температуре 800°С в течение 1 часа при низком атмосферном давлении. Таким образом, получали сферические частицы размером от 0.5 до 5 микрон.

Ученые показали, что при разных длинах волн рассеивание имеет различную природу (для больших длин волн – релеевское рассеивание, для более коротких волн – согласно нелинейной электромагнитной теории Густава Ми, граница находится между 10–25 микронами).

Исследователи полагают, что «фотонные губки» найдут применение в фотогальванических батареях, химических сенсорах, в световых детекторах и излучателях.

Экспериментальное определение атомного строения наночастиц – задача не из легких. Если для устойчивых и сравнительно крупных частиц подходит электронная томография (основанная на анализе большого количества изображений, полученных при различных ориентациях образца), то ультрамаленькие частицы (кластеры) отличаются низкой устойчивостью и при воздействии на них пучка электронов переходят в другие конфигурации.

Между тем огромный интерес представляет использование атомных кластеров для ускорения некоторых химических реакций, причем действие кластеров как катализаторов является избирательным и зависит не только числа атомов в кластере, но и от его формы, а также от характера упаковки атомов, то есть – от структуры кластера.

Новый рентгеновский микроскоп

В всежем выпуске Nature сообщается о разработке новой методики определения атомной конфигурации кластеров . Она основана на сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (STEM) в режиме HAADF (high-angle annular dark field). Эта методика позволяет «разглядеть» отдельные атомы на поверхности кластера. В работе ученых она использована для исследования кластеров золота AuN с N = 50 ¸ 1500, полученных в газовой фазе и осажденных на подложку из аморфного углерода. Было обнаружено, что кластеры с одним и тем же числом атомов могут иметь различную структуру.

Международная команда исследователей сконструировала рентгеновский микроскоп нового типа, отличающийся высоким разрешением. Это позволит ученым более детально исследовать структуру материи и свойства материалов.

По сути дела, это один из наиболее точных рентгеновских микроскопов на сегодняшний день . Он может не только давать изображения материала, но и его элементный состав. Атомная спектроскопия, например, может рассказать о составе исследуемого материала, но не о его структуре, представляя только спектр образца.

Микроскоп, изобретенный исследователями, использует технологию резонансной рентгеновской дифракции. И микроскоп нового типа не имеет линз, что снимает ограничение по глубине фокуса, вынуждающее использовать тонкие образцы.

Ученые продемонстрировали работу на образце с вкраплениями висмута (Bi) на кремниевой подложке (Si). Атомы висмута втрое больше по размеру, чем атомы кремния, и это было отлично видно на изображениях, полученных после обработки данных микроскопом.

Нанобиотехнологии

Mycoplasma genitalium

Несомненно, одним из наиболее важных успехов прошлой недели в биотехнологиях стало создание Крэйгом Вентером первого искусственного генома . Этот талантливый ученый еще несколько лет назад стал «первооткрывателем искусственной жизни», создав бактериофага. Теперь же он объявил о синтезе самой длинной в мире рукотворной ДНК, содержащей 582970 пар оснований, которые полностью соответствуют геному бактерии Mycoplasma genitalium.

Это важный шаг на пути к созданию синтетического организма. Причем ученые не размножили или скопировали готовый «код», а выстроили весь набор с нуля — из простых химикалий. На это ушло очень много времени, и для этого пришлось придумать ряд новых методик работы с фрагментами ДНК.

Чтобы выстроить цепочку ДНК, авторы работы придумали многоступенчатый процесс сборки блоков — фрагментов будущей ДНК, клонирования их в недрах бактерии Escherichia coli, сшивания при помощи ферментов и так далее. Финальная стадия синтеза — вставка четырёх четвертинок полного генома бактерии в дрожжи Saccharomyces cerevisiae, которые, как показал опыт, прекрасно выполнили для биологов ответственную задачу – правильную сборку последних четырёх цепочек ДНК в финальный код.

Так получилась ДНК бактерии Mycoplasma genitalium JCVI-1.0. Для того, чтобы отличить геном 1.0 от природного, ученые вставили в нескольких местах кода «водяные знаки», специальные участки с «информацией», не встречающейся в природе, чтобы отличать эту ДНК от природной, уточняет Science в своей новости. Кроме того, один из генов был сознательно нарушен, чтобы заблокировать в Mycoplasma genitalium её патогенные свойства.

Исследователи из университета Райса (США) и Сити-колледжа из Нью-Йорка сообщили о создании новой краски, обладающей сильным антимикробным действием , в частности, в отношении кишечной палочки (E. coli) и золотистого стафилококка (S. aureus).

Капсид с наночастицами

Антимикробным агентом в составе краски является серебро, которое уже не одну сотню лет применяемое для этих целей. Нанотехнологии позволяли создавать наночастицы серебра уже достаточно давно, однако американским ученым впервые удалось ввести серебро в состав масляных красок, не использовав при этом токсичных растворителей и многостадийных химических реакций.

Краска предназначена для окрашивания стен в больницах и других местах с большим скоплением людей, где возможно распространение инфекционных заболеваний.

Группа ученых из Университета Алабамы и их коллеги из Университета Калифорнии разработала способ, как связать золотые наночастицы и вектор на основе аденовируса . Этот вектор сам по себе является хорошей системой для доставки генов в клетки млекопитающих и используется специалистами во всем мире. Важно отметить, что присоединение к аденовирусному вектору наночастиц не ухудшило эффективность доставки генов.

Исследователи воспользовались способностью Ni-NTA связываться с шестью идущими подряд остатками гистидина (6×His). При этом частицы золота размером 1,8 нм несли по 15–20 групп NTA-Ni(II), а капсид аденовируса – шестигистидиновые фрагменты. Капсид состоит из нескольких типов белковых субъединиц, поэтому ученые попытались пришить довесок 6×His к каждому из белков. Полученные частицы были успешно испробованы на клетках HeLa.

Авторы работы отмечают, что они лишь показали путь для более изощренной борьбы с заболеваниями, сочетающий достижения нанотехнологии и генной терапии.

Наноэлектроника

Нанотехнологи уже давно используют нанотрубки в качестве «экспериментальных» нанопроводников. Благодаря их маленьким размерам можно плотнее упаковать микросхемы внутри чипа, уменьшив, таким образом, его размер. Однако до сих пор не было продемонстрировано ни одного работоспособного кремниевого чипа с нанотрубками в качестве проводников внутри.

На прошлой неделе проявилась информация о том, что ученые из Университета Стэнфорда (Stanford University) и компании Toshiba смогли впервые использовать металлизованные углеродные нанотрубки внутри чипа , который работает на таких же скоростях, что и обычная электроника.

В тестовом образце ученые смогли получить частоты около 1 ГГц. Открытие ученых может здорово поддержать закон Мура, которому достаточно трудно развиваться дальше без уменьшения медных проводников. Теперь же их могут заменить нанотрубки. Как видим, не загорами первые шаги к коммерческой нанотрубочной электронике.

Первое транзисторное радио, сделанное полностью из устройств, содержащих нанотрубки , создано нанотехнологами из Университета Иллинойса. Благодаря нано-радио исследователи услышали отчет о пробках в Балтиморе, транслируемый радиостанцией этого города.

Бутерброд из матрицы нанотрубок

Как говорят ученые, это первое радио, в котором из нанотрубок сформирована матрица, эффективно прилегающая к слою полупроводника. Преимущество метода, предложенного учеными, заключается в том, что технология легко воспроизводима в промышленных условиях. Более того, промышленными методами наноэлектроники сразу можно изготовить множество наноустройств на основе нанотрубок.

Основное достижение ученых заключается в том, что им удалось сформировать матрицу параллельных горизонтально расположенных углеродных нанотрубок внутри «бутерброда», сформировав готовую плату- шаблон для дальнейшего размещения электроники.

Первые процессоры Intel с архитектурой Nehalem появятся в конце этого года . Таким образом, для «японских прорицателей» это уже почти отработанная тема, и возвращаться к ней они будут только в случае крайней необходимости. Процессоры Westmere, которые будут выпускаться по 32 нм технологии с начала 2010 года, сохранят архитектуру Nehalem, и только техпроцесс будет новым. И только в конце 2010 года могут появиться процессоры Sandy Bridge, несущие новую архитектуру.

Процессоры Nehalem серверного класса обещают продемонстрировать существенный прирост производительности относительно 45 нм процессоров Clovertown, работающих на частоте 3.0 ГГц. Например, в тесте SPECint_rate2006 производительность в целочисленных операциях возрастёт в 1,6 раза, а в тесте SPECfp_rate2006 производительность в операциях с плавающей запятой возрастёт в 2,4 раза. Скорость взаимодействия между процессорами увеличится благодаря отказу от классической FSB в пользу последовательной шины QPI, а контроллер памяти выиграет от переноса непосредственно в процессор.

Американская команда разработчиков готовит к анонсу Nehalem. Такая параллельная схема разработки позволяет обеспечить декларируемый график анонсов, согласно которому новая архитектура представляется каждые два года. На разработку нового процессора обычно уходит гораздо больше времени.

Специалистами выдвинуто предположение, что процессоры Nehalem будут объединять графическое и процессорные ядра в одной упаковке, но физически эти компоненты будут размещены на отдельных кристаллах. И только 32 нм последователи получат графическое ядро на монолитном кристалле.

Бизнес

Консалтинговая компания по исследованию МЭМС-рынка Yole Développement опубликовала отчет о 30 наиболее коммерчески успешных производителях МЭМС в 2007.

Так, компании STMicroelectronics, Analog Devices и Avago Technologies показали в прошлом году рост на 20%. Их область деятельности связна с МЭМС в мобильных устройствах – телефонах, игровых приставках и коммуникаторах.

Компания Hewlett Packard достигла продаж МЭМС-компонентов на сумму более чем 850 миллионов долларов, что связано с развитием компанией линейки струйных принтеров.

По сравнению с 2006 годом, в котором реализации МЭМС на сумму 200 миллионов достигли всего четыре компании, в 2007 этот показатель обошло уже девять производителей. Как считает Yole Développement, в этом году упор МЭМС-рынка будет сосредоточен, в основном, на производство акселерометров.

Компания Veeco Instruments Inc., представила новый продукт в линейке атомно-силовых микроскопов – InSight 3D Automated Atomic Force Microscope.

Эта система, в первую очередь, предназначена для исследования 45-нм и 32-нм микроэлектронных компонентов, использующихся в производстве чипов по соответствующим техпроцессам. Как говорят представители компании, новый микроскоп может послужить системой контроля качества на фабриках по производству микроэлектроники.

Договор о сотрудничестве был подписан между «Cummins Filtration» и чешской компанией «Elmarco», которая занимается развитием нанотехнологий в промышленных условиях.

Целью заключения этого договора является создание нановолокна для использования в автомобильной индустрии, в частности для производства фильтров.

Всего три сотых грамма нановолокна на квадратный метр автомобильных фильтров, и фильтрация увеличивается в два раза. В будущем запланировано производство высокоэффективных фильтров уникальной формы с продолжительным сроком службы.

В своё время прототип процессорного кулера OCZ HydroJet с основанием из углеродных нанотрубок и замкнутой системой жидкостного охлаждения наделал немало шума. Он обещал сказочную производительность при цене около $100, а сама новизна идеи вызывала немало споров на страницах форумов.

Видеокарта с нанотрубочным охлаждением

На этот раз были продемонстрированы системы охлаждения для видеокарт . Что любопытно, основным рабочим органом новой системы охлаждения по-прежнему остаётся процессорный кулер HydroJet, просто к нему теперь подключены водоблоки для охлаждения видеокарт. Второй экспонат на стенде WaytronX — это система охлаждения для видеокарт, тоже имеющая основание из углеродных нанотрубок и жидкость в качестве теплоносителя. Благодаря нанотехнологиям нанотрубки могут гораздо более эффективно отводить тепло, чем термопаста.

Компания НТ-МДТ спонсировала открытие центра NanoVision , которое состоялось 9 января 2008 года в институте Королевы Марии (Queen Mary) Лондонского Университета.

С открытием центра, уникального для Великобритании, ученым предоставляется возможность проводить эксперименты, используя различные комбинации методик сканирующей зондовой и электронной микроскопии.

Лаборатория СЗМ центра NanoVision оборудована приборами компании НТ-МДТ: NTEGRA Terma и NTEGRA Prima.

События

Наблюдательный совет госкорпорации «Роснанотех», избранный в сентябре, на прошлой неделе рассматривал миссию госкорпорации . На полученные в ноябре 130 млрд руб. «Роснанотех», говорится в проекте документа, должен обеспечить России мировое лидерство в области нанотехнологий. Стратегию решили доработать.

Леонид Меламед

Амбиции государства растут — в апреле 2007 г. президент требовал, чтобы Россия вошла в число мировых лидеров за 10—20 лет. Но эта миссия будет выполнена при соблюдении трех условий: отечественные ученые будут вносить наибольший вклад в мировую копилку фундаментальных знаний, будут завоеваны мировые рынки нанопродукции, Россия станет местом ежегодного нанотехнологического «давоса».

Определился «Роснанотех» и с главным: он будет реализовывать госинтересы. При этом предполагается исходить из принципов публичности, открытости и использовать конкурсные процедуры при финансировании проектов. Госкорпорация будет добиваться прибыли по всем проектам, кроме инвестиций в образование и инфраструктуру для наноисследований. В то же время «Роснанотех» не собирается конкурировать с коммерческими компаниями.

Российский бизнес пока не готов сформировать заказ на подготовку специалистов , заявил министр образования и науки РФ Андрей Фурсенко, выступая в прошлый четверг на «Форуме Россия». «Бизнес не может или не хочет сформулировать задачи, которые ему нужны для его развития, и попытки привлечь бизнес в наши рабочие группы, к сожалению, заканчиваются не очень успешно», — сказал Фурсенко.

Он неоднократно просил бизнес-сообщество сформулировать, какие кадры ему нужны, каких специалистов готовить.

Министр напомнил, что в федеральной целевой программе развития образования есть специальный раздел — работа по заказу бизнеса, и министерство «готово финансировать все работы, которые бизнес заказывает». Кроме того, в рамках нацпроекта «Образование» начата перестройка системы профобразования на начальном, среднем и высшем уровне, в разработке которой принимают участие работодатели.

В рамках традиционной Научной сессии МИФИ состоялось подписание соглашения между Российским научным центром «Курчатовский институт» и Московским инженерно-физическим институтом «Об организации научно-образовательного центра „Подготовка кадров для нанотехнологий, атомной науки и промышленности“.

Главный предмет подписанного Соглашения — организация научно-образовательного центра „Подготовка кадров для нанотехнологий, атомной науки и промышленности“ , создаваемого с целью формирования современной эффективной системы подготовки и переподготовки квалифицированных кадров по указанным направлениям, а также создания эффективной инновационной системы и реализации инновационных проектов на основе интеграции научного, образовательного и инновационного потенциалов организаций–участников.

С 22 по 25 апреля 2008 года в ЦВК «Экспоцентр» на Красной Пресне пройдет IХ Международный форум «Высокие технологии XXI века» , организуемый Министерством промышленности и энергетики Российской Федерации, Департаментом науки и промышленной политики города Москвы, Московским комитетом по науке и технологиям, ООО «ЭКСПО-ЭКОС», Российским фондом развития высоких технологий и др.

В рамках Форума Московский комитет по науке и технологиям организует 1-ю выставку «Нанотехнологии 2008». На площади более 200 кв.м. будут продемонстрированы инновационные разработки ведущих научных и производственных организаций Москвы, регионов России и зарубежных стран.

Тематические разделы выставки: функциональные наноматериалы, наноинженерия и наноэлектроника, нанобиотехнологии, конструкционные композитные материалы, специальные применения нанотехнологий, наносистемная техника, метрологическое оборудование.

С 8 по 11 апреля 2008 года в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова состоится юбилейная XV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов–2008» .

Секция «Фундаментальное материаловедение» конференции «Ломоносов-2008» на базе факультета наук о материалах объединяет в себе доклады, посвященные химии, физике и механике неорганических материалов, а также работы в области получения и анализа наноматериалов и других перспективных материалов, которые могут найти применение в различных областях науки и техники.

Предварительный отбор участников конференции и выявление лучших докладов проводится экспертным советом секции. Дополнительную информацию о конференции «Ломоносов–2008», секция «Фундаментальное материаловедение», можно получить у ответственного секретаря оргкомитета секции аспиранта факультета наук о материалах Дедюлина Сергея Николаевича: sdedyulin@yandex.ru (тел. (939) 20–86).

Итак, наш третий выпуск подошел к концу!

Напоминаем, что если у вас есть какие-либо замечания или пожелания насчет состава рубрик или того, что бы вы хотели видеть в следующих выпусках – пишите !

До встречи через неделю!

Составитель – Свидиненко Юрий