Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>Но мы попробуем. Председатель Сибирского отделения РАН академик Александр Асеев был одним из первых, кто заговорил о необходимости развития в России нанотехнологий.
Arial<#two#> size=<#two#>4<#two#>>Лестница в небо
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Александр Леонидович, почему все-таки этой теме уделяется сегодня столько внимания? Почему именно с нанотехнологиями и наноматериалами связывают надежды на некий научный и технологический прорыв?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Ответ на этот вопрос дал еще в 2000 году тогдашний американский президент Билл Клинтон. Он выступил в Конгрессе США с Национальной Нанотехнологической инициативой. Президент поставил перед американской наукой три задачи.
Во-первых – создание новых сверхпрочных материалов на основе углеродных нанотрубок (фуллеренов). Эти материалы в пять раз прочнее стали и во много раз ее легче. И они, конечно, коренным образом изменят наши представления о возможностях техники, в первую очередь транспорта – самолето-, автомобиле- и кораблестроения.
Но, пожалуй, самым впечатляющим проектом с использованием таких наноматериалов может стать строительство космического лифта. Представьте: в плоскости экватора запускается на геостационарную орбиту космическая станция. От земной поверхности к ней протянут трос, по которому и передаются грузы. Никакие ракеты, космодромы и прочие дорогостоящие сооружения уже не нужны. Экономия по сравнению с ныне существующими космическими технологиями – в десятки раз!
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- И какова здесь роль фуллеренов?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Обеспечить прочность троса. Его длина должна быть не менее 300 километров – лишь тогда начнут работать центробежные силы. Можете представить, какие это нагрузки – ни один из ныне существующих материалов выдержать неспособен. И только использование нанотрубок позволит сделать эту «соединяющую нить» достаточно легкой, прочной и компактной, чтобы такой проект в принципе мог быть реализован.
Вторая задача, обозначенная президентом Клинтоном, - создание новых элементов памяти. Речь идет о новом этапе развития электронной техники – о том, чтобы на устройстве размером с обычный сотовый телефон можно было записать всю библиотеку Конгресса США. Получается некий вариант персонального Интернета.
Студентам я обычно привожу такой пример: с изобретением пистолета было ликвидировано различие людей в физической силе. Имея огнестрельное оружие, самый тщедушный человек мог победить богатыря. В нашем случае появление такого карманного электронного справочника ликвидирует уже интеллектуальное неравенство: любой двоечник сравняется в знаниях с отличником.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Судя по темпам, которыми развивается электроника, это возможно. По крайней мере, выглядит не так фантастично, как лестница в небо. Ну а третья задача?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Это новые подходы в медицине – направленная доставка лекарств. Как известно, принимая медикаменты, мы не можем «прицельно» попасть в нужное место, а воздействуем на весь организм в целом. И неизвестно еще, лечим или калечим. Препарат разносится кровью по сосудам, и лишь малая часть достигает больного органа. В результате получаем крайне низкую эффективность и массу негативных побочных эффектов.
Но сегодня разрабатываются технологии, которые позволяют распознавать пораженные клетки и адресно доставлять к ним лекарственные вещества – присоединив к специальным наноносителям. Это должно стать революцией в медицине, особенно в борьбе с онкологическими заболеваниями.
На самом деле ни одна из этих задач еще не выполнена, хотя с тех пор, как Клинтон их сформулировал, прошло десять лет. Но значительные шаги в этих направлениях уже сделаны, и ясно, что рано или поздно поставленные цели будут достигнуты.
Arial<#two#> size=<#two#>4<#two#>>От эллинов до наших дней
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Получается, что именно с этого выступления американского президента пошел исторический отсчет – понятие нанотехнологий обрело общественное звучание, и в мире начался нанобум. Значит, все, что связано с «нано», - это достояние уже нового, XXI столетия?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Отчасти так. Хотя еще в конце прошлого, ХХ века было сделано несколько принципиально важных открытий, которые и привели к появлению нанотехнологий. Начнем с того, что в 1985 году был изобретен так называемый сканирующий зондовый, или туннельный, микроскоп. Представьте себе иголочку с атомным острием, которая «ощупывает» исследуемую поверхность и позволяет не только фиксировать положение атомов, но и манипулировать ими.
Потом были найдены новые формы углеродных материалов – сверхпрочные и сверхлегкие – те самые фуллерены, бакиболы и проч.
Затем в физике полупроводников произошла серия открытий, связанных с квантовыми свойствами двумерного электронного газа. Оказалось, что в полупроводниковых гетеростуктурах, которые, кстати, изобрел наш соотечественник, Нобелевский лауреат Жорес Алферов, можно создавать тончайшие прослойки высокоподвижного электронного газа. Этот газ ведет себя, как жидкость в твердом теле, именно он обеспечивает высочайшую чувствительность сотовых телефонов, которыми мы сегодня не задумываясь пользуемся. Несколько десятилетий назад радиоустановка заняла бы весь этот стол, сегодня обычный мобильник помещается на ладони. Не нужна больше громоздкая аппаратура, не нужны усилители – может прийти сигнал с другой планеты, и он будет услышан.
Все это были гениальные достижения прошлого века, которые уже обеспечили и еще обещают научно-технологический прорыв в веке нынешнем.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- От ученых часто приходится слышать, что все, связанное с «нано», не такая уж диковинка и новинка, что с наноразмерными структурами им приходилось иметь дело задолго до того, как это стало модной темой.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- А знаете, что было первой нанотехнологией в истории человечества? Изготовление витражей в Средние века. Мастера измельчали золото, медь, добавляли их при варке стекла, получали разные цвета. Еще раньше, в древние времена, люди изобрели виноделие. Брожение, вызревание вина происходит с участием бактерий, а это тоже наноразмерные структуры. Так что на самом деле с нанотехнологиями человечество имеет дело много веков и даже тысячелетий. Но только сегодня мы получили возможность не просто воспользоваться результатами, а понять механизмы этих процессов, в прямом смысле слова заглянуть в наномир.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- В Америке нанотехнологии развиваются уже десятилетие – для современного научно-технического прогресса срок немалый, у нас РОСНАНО существует третий год. Мы отстаем лет на восемь. Но вот передо мной текст вашего доклада, судя по дате, сделанного еще в начале 2005 года. Вы в нем рассказываете, что есть такая удивительная и перспективная вещь, как нанотехнологии, и объясняете, почему так важно для страны их поддерживать и развивать.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Да, я выступал на эту тему с большим официальным докладом в Госдуме, затем – в Совете Федерации.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Получается, вы были одним из первых в России, кто заговорил о необходимости этого нового направления?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- В принципе, да. Хотя самым первым все-таки стал Жорес Алферов, а я его уже поддержал. Тогда еще не принималось никаких финансовых решений, понятие «нано» было известно только ученым, и никто не знал, в какую широкую кампанию выльются наши призывы.
Сейчас уже госкорпорация вложила в нанотехнологии 130 миллиардов рублей – это более 4 миллиардов долларов, сумма близкая к тем, что вкладываются американским государством. Правда, в Штатах в этих инвестициях участвует еще и крупный бизнес. У нас таких компаний нет. «Газпром» и «Роснефть» нанотехнологии мало интересуют.
Между тем в мире уже развивается колоссальная наноиндустрия. Объем рынка в ближайшие годы должен достичь триллиона долларов: примерно треть составит электроника, еще треть – наноматериалы, остальное – медицина, экология и проч. Но промышленность эта возникает в США, в Китае, в Корее, на Тайване – где угодно, только не в России…
Arial<#two#> size=<#two#>4<#two#>>Фильтры и барьеры
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Александр Леонидович, вы являетесь членом Научно-технического совета «Роснано». И, кстати, единственным экспертом, представляющим огромную территорию от Урала до Дальнего Востока. Интересно, как происходит отбор проектов, какие из них имеют больше шансов пройти конкурс и получить финансирование?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- У нас как у научно-технического совета есть три критерия отбора. Во-первых – нанотехнологическая составляющая проекта. Сначала это требование было очень жестким. Ведь когда говорят про «нано», имеют в виду не только размеры. В конце концов, обычный металл или этот деревянный стол тоже имеют наноструктуру. При выходе на наноуровень должно появляться принципиальное новое качество системы или материала. Как с теми же полупроводниками – они становятся квантовыми, у них меняется энергетический спектр, возникают такие эффекты, как туннелирование, квантовая телепортация и так далее.
Так вот, первое время существования «Роснано» критерий нанотехнологической составляющей выдерживался строго. Однако чем дальше, тем больше он размывался и уступал место инновационной, или, проще говоря, коммерческой ценности разработки. Если есть возможность быстро «отбить» вложенные деньги, то новое качество продукта уже необязательно – достаточно соблюдения формальных требований, чтобы размер изделия, важный для его функциональных свойств, не превышал 100 нанометров.
Два других критерия – это научная обоснованность и техническая реализуемость проекта. Сами знаете, как много сейчас появляется всяких сенсационных изобретений, методов и идей, чья достоверность, с точки зрения серьезной науки, не выдерживает никакой критики. С другой стороны, идея может красиво выглядеть на бумаге, но быть технически неисполнимой. Поэтому автор должен представить экспертному совету свое изделие «в натуре».
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- То есть разработчику надо уже иметь готовый прототип?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Именно.
На самом деле, прежде чем проект попадет к нам, ему еще необходимо пройти пятиуровневую экспертизу – проверки, связанные с патентной чистотой, имущественными вопросами, наличием оборудования и так далее, и тому подобное. Потому что на конкурс подается много сырых предложений, подается наудачу, на авось, и это все надо отмести еще на начальном этапе.
После нас проект поступает в Инвестиционный комитет «Роснано», где сидят коммерсанты, экономисты и дают свою оценку – мало ли что ученые придумали, надо, чтобы эти придумки еще и деньги приносили. А затем Наблюдательный совет госкорпорации уже выносит окончательный вердикт.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- И какой процент предложений в результате проходит сквозь это «многослойное сито»?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- НТС отвергает не так уж много – процентов 40 заявок. А потом девять из десяти, которые мы одобрили, рубятся Инвестиционным и Наблюдательным советами. Эти заявки научно обоснованные, технически реализуемые, но, по мнению тамошних экспертов, не сулят большой отдачи.
Всего же за время существования госкорпорации было подано на рассмотрение порядка двух тысяч предложений. Утверждено, как вы знаете, немногим более шести десятков. Сами можете посчитать «коэффициент отсева».
Arial<#two#> size=<#two#>4<#two#>>Сибирь на карте «Роснано»
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Часто ли бывает, что проект, который вам показался особенно интересным, красивым и перспективным, застревает в «вышестоящих» инстанциях?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Сколько угодно! Как в науке существует борьба научных школ, так и в «Роснано» происходит борьба разных производственных кластеров. Думаю, ни для кого не секрет, что финансирование у нас в основном идет в Центральный регион – Москва, Подмосковье, Санкт-Петербург. Экспертам кажется, что там все прозрачнее, эффективнее, понятнее и ближе. А сибирские проекты вызывают сомнения, хотя зачастую они гораздо лучше столичных. Ничего нового – обычная конкурентная борьба.
Например, у нас есть, на мой взгляд, очень интересные заявки в области электроники, оптоэлектроники. Но считается, что эти отрасли должны развиваться в центре, поэтому все средства направляются туда. Хотя в Сибири существует мощный кластер – Новосибирск, Томск с успешно работающими предприятиями, - но пробиться им трудно.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Какие проекты все-таки имеют шанс благополучно преодолеть все этапы отсева и в конце концов получить финансирование?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Тут ситуация очень простая. Как заявлено, деятельность «Роснано» должна через пять лет привести к выпуску нанопродукции на сумму 900 миллиардов рублей. Поскольку речь идет о масштабном производстве, то выигрывают проекты, за которыми стоят мощные предприятия.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- А как же новосибирская компания «САН»? Ее никак нельзя причислить к крупным предприятием.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Да, «САН» - фирма небольшая, производство нельзя назвать крупным, и наносоставляющая не особенно ярко выражена. Думаю, они выиграли, во-первых, за счет своей активности, а во-вторых, благодаря оригинальности разработки. И тут надо отдать должное – в производстве широкоформатных принтеров «САН», безусловно, лидеры.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- И все-таки, даже с учетом недостаточной объективности роснановцев, всего две разработки от Новосибирска, получившие поддержку госкорпорации, – не слишком ли это мало? При нашем-то научном потенциале…
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Нет-нет, у вас неполная информация. «Роснано» поддержала несколько проектов, подготовленных с участием новосибирских институтов. Это, во-первых, вертикально-излучающие лазеры – производство налажено за рубежом учениками Жореса Алферова, а научно-исследовательские работы обеспечили ученые в том числе и нашего Института физики полупроводников. А во-вторых – новый тип гибкой полимерной упаковки, разработанный Институтом химии твердого тела и механохимии совместно с ЗАО «Уралпластик». Модифицированная нанокомпозитами, эта упаковка будет иметь гибкость полимера и прочность керамики и сможет служить современной альтернативой консервной банки. Наш ИХМТМ обеспечивал научное сопровождение проекта.
Есть еще одно очень интересное предложение, уже принятое научно-техническим советом, но еще не утвержденное к финансированию. Впрочем, думаю, что особых затруднений там не будет, поскольку заказчиком выступает корпорация «Сухой» - одно из немногих в нашей стране высокотехнологичных предприятий. Речь идет о новых композитных материалах для авиационной промышленности с использованием углеродных нанотрубок. Участвуют Обнинск – там есть специализированный НИИ, который работает с этими материалами, и наш Институт неорганической химии.
Так что, как видите, новосибирская наука в роснановских проектах представлена в целом неплохо. Как любит говорить наш губернатор, неважно, где будет выпускаться продукт, важно, чтобы идеи были отсюда.
Arial<#two#> size=<#two#>4<#two#>>Сказка для взрослых
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Мы отстали от Запада на восемь лет, мы лишь недавно стали вкладывать в эти технологии деньги. Есть ли у нас шанс…
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Можете даже не продолжать – конечно, есть! Одна из следующих Нобелевских премий будет вручена русским (которые, правда, к сожалению, сделали эту работу в Англии) за получение нового материала, названного графеном. Это своеобразная модификация углерода – тонкие чешуйки толщиной в один атомарный слой. Ученые научились делать из этих чешуек наносистемы, которые можно применять, например, в наноэлектронике и использовать как замену кремния в интегральных микросхемах.
У нас в Институте физики полупроводников тоже делают такие графеновые слои – в частности этим занимаются в лаборатории трехмерных наноструктур доктора физико-математических наук Виктора Принца.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Наши исследователи работают в том же направлении, что и их коллеги в Англии?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Отчасти да, но есть и свои оригинальные подходы и темы. Например, конструирование метаматериалов – прямой путь к созданию шапки-невидимки. Наука и техника уже воплотили в жизнь многие сказочные придумки: ковер-самолет – это современный воздушный транспорт, сапоги-скороходы – автомобиль, волшебное зеркало – телевизор. И только появление шапки-невидимки до недавнего времени оставалось невозможным. Пока ученые не открыли метаматериалы. Их свойства зависят не только от химического состава, но и от структуры – от того, как, в каком порядке там эти кластеры расположены, упакованы, благодаря чему меняются оптические характеристики материала, связанные с прохождением и отражением электромагнитных волн.
Это лишь один из примеров, а их можно привести множество.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Какие направления из тех, что сегодня развивают институты СО РАН, вы бы назвали наиболее перспективными?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- В первую очередь это, конечно, катализ. Каталитики всегда работали с наночастицами, и это, безусловно, очень востребованное направление. Во-вторых – нанобиотехнологии. Наши ученые, как и их коллеги во всем мире, заняты поиском возможностей адресной доставки лекарств в клетку – и уже есть интересные решения, предложения, наработки. Несколько институтов СО РАН объединили свои силы для создания быстрых и недорогих технологий секвенирования генома. Сибиряки включились в международный проект расшифровки протеома человека – белкового состава нашего организма. Наконец, наноэлектроника – еще один очень перспективный раздел, которым занимаются, в частности, в Институте физики полупроводников…
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- И как быстро можно воплотить эти разработки в жизнь? Каков путь от наноидеи до нанопродукта?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Он может быть очень простым – как с фирмой «САН», а может быть тернистым и тяжелым. Вообще, чем оригинальнее идея, тем труднее ей пробиться. Но уж если ей это удается, она в корне меняет нашу жизнь.
Так случилось с американцем Джеком Килби, который получил Нобелевскую премию вместе с Жоресом Алферовым. Получил он ее в 2000-м, а свое изобретение – интегральные схемы на кремнии – опубликовал за сорок лет до этого. Раньше все элементы схемы существовали по отдельности – транзисторы, сопротивления, катушки, конденсаторы. А он предложить все поместить на одном кристалле.
Пять лет его изобретение не принимали, высмеивали, критиковали. Пока не появились программа межконтинентальных баллистических ракет «Минитмэн» и программа полета на Луну «Аполлон». Оказалось, что массогабаритные требования для ракет и космического корабля такие жесткие, что удовлетворить им, собирая электронные схемы по-старому, из многих элементов, невозможно. Зато микросхемы на кристаллах эту задачу решают блестяще. Так и произошел тот прорыв в электронике, плодами которого мы пользуемся до сих пор.
Arial<#two#> size=<#two#>4<#two#>>Заветная приставка
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- А есть ли у нас уже готовая нанопродукция, которую хоть завтра можно предложить рынку?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Если оставить за скобками катализаторы, о которых мы уже говорили, то, пожалуй, ближе всего к реализации разнообразные нанопорошки. Их у нас производят физики-ядерщики совместно с Институтом теоретической и прикладной механики. Правда, это не готовый продукт, а скорее, полуфабрикат, его можно использовать для создания новых материалов, упрочняющих покрытий…
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- И кто-то в городе готов этим заниматься?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Сложный вопрос, поскольку относится уже к теме инноваций. Научных идей у нас много. Но между идеей и ее практической реализацией лежит так называемая «долина смерти». Если для того, чтобы получить научный результат, нужен, условно говоря, рубль, то, чтобы довести этот результат до лабораторного образца, требуется уже десять рублей. А превратить это в коммерческий продукт – понадобится уже сто рублей, начать массовое производство – тысяча. Вот такое соотношение. Ресурсов нет. Венчуристы, несмотря на свое название, рисковать не хотят, требуя от каждого проекта стопроцентной отдачи. Поэтому все идеи у нас глохнут. А потом смотришь – где-нибудь в Японии открылось производство, которое могло бы работать у нас.
На самом деле все сводится к проблеме инжиниринга. Например, разработав некое новое устройство, вы должны сделать прототип – а значит, вам нужен разработческий инжиниринг. Когда получен продукт, надо создать технологию – это означает инжиниринг технологический. Потом потребуется инжиниринг адаптационный – чтобы приспособить готовую установку к производству. Затем сервисный инжиниринг, инжиниринг серийного производства… Все эти стадии у нас отсутствуют в принципе. Поэтому что касается инноваций, Запад нас очень сильно обгоняет.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Собственно, все эти стадии должны быть представлены в нанотехнологическом центре, который скоро у нас построят – Новосибирск совместно с Томском выиграл конкурс «Роснано» на создание такой структуры. Возлагаете ли вы надежды на будущий наноцентр?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- И да, и нет. С одной стороны, нанопорошки, на производстве которых там собираются главным образом сосредоточиться, - это все же технологии вчерашнего дня. Строго говоря, это даже не «нано», поскольку там не возникает нового качества. Если и стоит в ближайшее время ждать прорывов, то на направлениях биотехнологий и наноэлектроники.
С другой стороны, создание наноцентра – это в целом полезный и нужный шаг. И очень хорошо, что в нем участвуют Новосибирск и Томск, которые раньше всегда выступали как конкуренты. Теперь появился общий проект, который объединит научные силы и научные сообщества двух городов.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Сегодня параллельно серьезной науке существует много спекуляций на модной теме. За громкой фразеологией порой не видно настоящего научного результата. В итоге у части общества эти «нанозаклинания» уже вызывают усталость и скепсис.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- К сожалению, это так. Возникла своего рода мода – все вдруг стали нанотехнологами, куда не посмотришь – везде у нас «нано»: нанощетки, нанокефир, нанокосметика. Конечно, это приводит к дискредитации самого понятия.
Но дело не только в громком названии, дело еще и во вложениях. Новоявленные нанотехнологи почувствовали, что тут пахнет хорошими деньгами. Поэтому началась борьба за ресурсы. Даже экспертный совет «Роснано» может порой ошибиться в оценках того или иного автора той или иной идеи – что же говорить о людях, далеких от науки? В итоге страна рискует потерять много средств, которые будут использованы впустую.
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- И как с этим бороться?
Arial<#two#> size=<#two#>3<#two#>>- Открытость. Гласность. Компетентность. Иных способов нет.
Arial<#two#>>
