С помощью нанотехнологий можно управлять человеком – эксперт. Интервью

Понятие «нанотехнологии», которое обозначает технологию изготовления микроскопических конструкций из мельчайших частиц материи, вошло в наш лексикон совсем недавно. Мы все чаще слышим по радио или телевидению о необыкновенных свойствах наноматериалов, которые позволяют сохранить молодость, сделать самолет невидимым или избавить от необходимости стирать одежду. Обычно такие сообщения воспринимаются как фантастика, но, по мнению ученых, это может стать реальностью уже в ближайшее десятилетие.

Профессор Борис Коноплев, который возглавляет научно-образовательный центр «Нанотехнологии» Южного федерального университета, включающий лабораторию «Нанофаб» с самым совершенным в России оборудованием, рассказал о перспективах отрасли и проектах его центра в интервью корреспонденту РИА Новости Юлии Насулиной.

Борис Георгиевич, расскажите об особенностях нанотехнологий.

Нанотехнологии строятся на работе с чрезвычайно маленькими объектами, состоящими из единиц атомов. Это позволяет получать совершенно новое качество материалов, нехарактерное для объемных предметов. Например, изомер углерода – графит, когда он в таком объеме как стержень карандаша – это хрупкий материал, если же сделать из него фулерены – углеродные нанотрубки, где толщина каждой трубочки будет 6–9 атомов, то за счет сильного сцепления между собой этих атомов, получается трубочка чрезвычайно прочная.

Из таких нановолокон сейчас уже делают бронежилеты, которые значительно легче пластика, но прочнее стали. Углеродные нанотрубки используются и в области электроники, например, на их основе можно создать приборы, позволяющие очень точно определять параметры движения (ракеты, самолета или вовремя сработать подушке безопасности в автомобиле и т.д). Таким образом, нанотехнологии позволяют увеличить чувствительность и быстродействие приборов, повысить надежность материалов, уменьшить их габариты и при массовом производстве снизить стоимость производимых продуктов.

Каковы по Вашему перспективы развития этой отрасли?

В развитии наноиндустрии ожидается очень большой рост. Не так давно были еще транзисторные приемники, например, а потом возникла микроэлектроника, которая преобразовала мир вокруг: благодаря ей возникла мобильная связь, интернет и многое другое. Переход от микроэлектроники к нанотехнологиям сулит такой же революционный скачек. Через пять лет внедрение и использование нанотехнологий будет заметно, а через десять – это приобретет массовый характер. Но произойдет не только рост потребления таких изделий, появятся принципиально новые продукты, которых сегодня нет.

Приведите, пожалуйста, примеры.

Планируется многое сделать, например, телевидение высокой четкости. За счет сложной обработки сигналов можно кардинально повысить качество изображения. Чтобы это сделать, нужны электронные устройства высокой производительности, которые можно изготовить только с переходом на наноэлектронную базу. Другой пример, это новая система связи, которую можно создать при помощи специальных вживляемых кристаллов. Они будут анализировать состояние человека, позволять корректировать самочувствие и наряду с этим служить системой связи.

Человеку не нужно будет носить с собой телефон, грубо говоря, он сам будет телефоном. Конечно, возникают проблемы с тем, как питать эти электронные устройства, откуда брать энергию? Рассматриваются различные варианты, например, человек всегда имеет температуру тела отличную от температуры окружающей среды и за счет разности температур можно получать энергию. Другой вариант – получать энергию от движения, например, как на часах с механическим заводом.

В каких отраслях нанотехнологии на сегодняшний день наиболее востребованы?

Самое востребованное это связь, компьютеры, транспорт, авиация, автомобильная промышленность и медицина. Ведь при помощи нанотехнологий мы получаем новые материалы! Если взять любые частицы и начать уменьшать их, то отношение поверхности к объему будет расти, а чем больше вклад поверхности (взаимодействия с окружающей средой), тем более активны частицы. Так мы получаем у материала совершенно новые свойства. Также широко применяются различные датчики движения, температуры, давления. Наш центр занимается всем этим в разной степени, но в основном мы ориентированы на наноэлектронику и микронаномеханику. Проводятся работы по элементной базе нанокомпьютеров, различным датчикам.

Расскажите, пожалуйста, о Вашем центре «Нанотехнологии».

Научно-образовательный центр «Нанотехнологии» был открыт в 2003 году под эгидой Южного федерального университета. В центре сочетаются научные исследования по различны проектам, грантам, опытно-конструкторские разработки по заказам предприятий и различные образовательные программы. В центре регулярно ведется обучение студентов, магистров, аспирантов в области микроэлектроники, а также нанотехнологий.

Сам центр «Нанотехнологии» состоит из лабораторий, таких как Нанофаб, лаборатории электронно-лучевых и ионно-лучевых технологий, лаборатории зондовых технологий, метериаловедения, наноэлектроники и наносистем, лаборатория оптоэлектроники, дизайн центр.

Какая лаборатория является основной?

Основа наноцентра – это нанотехнологический комплекс НТК-9 «Нанофаб», который на сегодняшний день является самым совершенным в России. Он состоит из девяти технологических модулей и позволяет выполнять практически все нанотехнологические операции, например, по нанесению очень тонких слоев атомной толщины, их удалению, модификации их свойств. Особенность этой лаборатории – это высоковакуумный трек, соединяющий между собой эти установки с роботами, которые перемещают образцы между установками. Он обеспечивает высокую чистоту операций при отсутствии воздуха и других газов. Эту лабораторию, как и другие, мы используем и для научных исследований и в учебном процессе.

Кроме того, некоторые установки Нанофаб позволяют выпускать малосерийную продукцию по крайней мере в двух направлениях: гетероструктурные электронные приборы и микронаномеханические приборы, которые используются в датчиках, определяющих параметры движения, скорость, ускорение, а также для определения состава жидкостей, газов. Мы намерены и дальше развивать эти направления, потому что оборудование в этой лаборатории очень хорошее и очень дорогое и оно должно оправдывать себя.

Какова примерная стоимость оборудования в лаборатории Нанофаб и кем были выделены деньги на его покупку?

Оборудование приобреталось постепенно с 2003 года. Деньги выделялись ЮФУ и из других источников, например, когда мы в числе 17 вузов победили в конкурсе по нацпроекту образование, то получили 365 миллионов, из них около 245 миллионов было направлено на оборудование Нанофаба модулями. В 2007 году нас в числе других включили в программу развития инфраструктуры наноиндустрии в РФ и правительство выделило 134,5 миллиона рублей. Всего за эти годы от государства мы получили примерно 550 миллионов рублей для создания центра Нанотехнологии, из них около 360 миллионов было потрачено на Нанофаб.

Каковы Ваши дальнейшие планы по развитию Нанофаб и центра «Нанотехнологии»?

Сейчас задача стоит в освоении и применении этого нового оборудования. Для этого мы подобрали перспективных магистрантов, аспирантов, кандидатов наук, которые проводят исследования и обслуживают эту сложную технику. Кроме того, проводим их обучение, посылаем для стажировок на фирмы, которые это оборудование производят: в Москву, Петербург, Францию, Нидерланды.

Планируем продолжать работу по переподготовке специалистов, мы уже выпустили около 30 магистров-инженеров и считаем это очень хорошей практикой. Очень важно повысить наше участие в европейских программах – там бывают очень перспективные конкурсы и проекты с большим финансированием и возможностью получить хороший опыт. Мы должны увеличить наше присутствие в научном мире, в том числе посредством участия в различных конференциях, форумах и проектах.

В ближайшее время планируете участвовать в чем-то подобном?

Да, в декабре мы поедем в Москву на форум по нанотехнологиям, который проводит Роснанотех. Там будем принимать участие в секции «Наноэлектроника, образование в области нанотехнологий», где выступим с докладом о нашем научно-образовательном центре. Его планируют включить в нанотехнологическую сеть нашей страны.

Борис Георгиевич, расскажите, пожалуйста, какие наиболее значимые проекты разработал Ваш центр?

Один из проектов – это технология зондовой нанолитографии, то есть технология получения объектов очень маленьких размеров, состоящих из единиц или десятков атомов. Такие объекты могут использоваться, например, для создания матрицы для анализа ДНК или матрицы для электронных устройств, в которых связанные между собой полями электрические матрицы позволяют обрабатывать сигнал с очень большой скоростью.

Они могут явиться основой новых электронных приборов – коммутаторов, генераторов, элементов вычислительной техники. Это позволяет решать задачи в десятки и тысячи раз быстрее! Эта наша технология уже используется зеленоградским предприятием для создания чипов для компьютеров. Сейчас такая скорость обработки нужна только для промышленных предприятий, например, управление ядерным реактором, решение задач поиска полезных ископаемых или прогнозирование погоды, но при массовом производстве это может быть внедрено и в быт.

Другая разработка – это технология заточки иглы для зондового микроскопа. Это игла, которая располагается над поверхностью в микроскопе, и между иглой и поверхностью за счет контролируемо сильного приближения возникает электрическое поле по силе как в эпицентре ядерного взрыва или на солнце. Возникает и большое электрическое взаимодействие, которое позволяет с помощью этой иглы оторвать атомы, перемещать их. Мы изобрели технологию заточки этой иглы при помощи электронного луча, ведь чем острее игла, тем больше электрическое поле.

Какие проекты еще находятся у Вас в разработке?

Сейчас мы разрабатываем целый ряд датчиков движения нового класса – интегральные и трехкоординатные. Дело в то, что когда мы измеряем параметры движения объекта, это делается в трех координатах и для этого использовались три датчика, которые собирали воедино. Мы изобрели новую технологию которая позволяет формировать датчик, определяющий параметры движения сразу по трем осям. Он занимает мало места, в нем не используются сборочные операции, а значит он очень надежный. Кроме того, при исключении процесса сборки его стоимость уменьшается.

Серию этих датчиков мы планируем в ближайшее время дорабатывать и довести до серийного производства. А применяться они могут для ракет, самолетов, автомобилей, в медицине – для стабилоплатформ, где человек садится в кресло, датчики определяют его параметры движения и устанавливают по реакции человека многие параметры ответственные за болезни, нервные например.

Какой, на Ваш взгляд, самый многообещающий проект из ваших разработок?

Думаю, это солнечная энергетика. Мы сейчас создаем внутри нашего научно-образовательного центра лазерный центр – закупаем оборудование, и к концу года он начнет работу. Вообще сейчас многие занимаются альтернативной энергетикой, солнечной, в частности. При внедрении ее в быт возникает проблема – нужно чтобы солнечная энергия преобразовывалась с максимально большим КПД, чтобы потери были маленькие. С другой стороны, нужно снижать стоимость солнечных панелей, потому что можно делать хорошие панели с хорошим КПД, но это будет очень дорого стоить. С помощью лазерных нанотехнологий можно создать очень тонкую пленку поликристаллического кремния нужного качества на стекле, например, на оконном.

Когда можно ожидать такой разработки и каких результатов она позволит добиться?

Это работа пятилетнего масштаба. К 2013 году мы планируем разработать технологию изготовления солнечных элементов на стекле. Это позволит существенно повысить КПД и снизить стоимость электроэнергии в десятки раз. Ведь делать батареи из полупроводниковых материалов, когда один грамм хорошего кремния стоит тысячу рублей это очень дорого, а стекло дешевое. Конечно, сделать пленку из кремния на стекле, которое плавится при 600 градусах, и не расплавить его очень сложно, но сделать это можно только при помощи нанотехнологий.

Когда мы разработаем эту технологию, то крыши домов можно будет делать из соответствующего материала, который будет давать если не всю, то часть электроэнергии. Солнечный свет будет преобразовываться в электроэнергию, отапливать и освещать дом. Кроме того, на них ставятся соответствующие аккумуляторы, которые накапливают энергию днем, а ночью отдают ее. Если повысить качество такой энергии, то существенно уменьшится потребление атомной энергии и нефти.

Существует ряд исследований, доказывающих, что нанотехнологии представляют достаточно серьезную угрозу для человека. Как Вы к этому относитесь и насколько безопасны Ваши разработки?

Безопасности, безусловно, нужно уделять внимание. Мы говорим, что можем использовать кристаллы для диагностики состояния человека и его лечения, но с помощью этих веществ можно и управлять человеком. Когда мы уменьшаем размеры частиц и делаем порошки более мелкими, в конце концов, они начинают хорошо распыляется и могут воздействовать на человека через органы дыхания – от этого надо защищаться. Также мы можем соединять друг с другом атомы и менять свойства этих веществ, при этом надо беспокоиться о том, что могут возникнуть вещества с непредсказуемыми свойствами.

С другой стороны, любые высокие технологии в какой-то степени опасны для человека. Поэтому человек привык, что надо относиться к технике и окружающей среде с осторожностью. Нанотехнологии в этом смысле не выходят за рамки того, что у нас есть: и электрическая розетка может быть более опасна. Что касается нашего центра, мы занимаемся в большей степени наноустройствами и наноэлектроникой – в этом плане нет явной опасности, просто необходимо соблюдать меры предосторожности.

http://ug.rian.ru/…1724431.html