Наноцунами

Когда Красноярский краевой фонд науки проводил конкурс «Популярные лекции по современным вопросам науки и техники для молодежи», его победителями стали пять представителей СФУ. По условиям конкурса, победителям выделяется грант на 20 тысяч рублей, в рамках которого авторы должны в течение года прочесть свою лекцию в семи красноярских школах. В данный момент утверждается график и список школ, а мы решили представить читателям одну из «популярных лекций», а также ее автора.

К нашему удивлению, лекцию под интригующим названием «Наноцунами: что принесет и что оставит?» на краевой конкурс подготовила не преподаватель, а студентка (точнее – магистрант) Вера Лоренц. О том, чем ее заинтересовала выбранная тема, она и расскажет читателям газеты.

На самом деле задание написать лекцию и выступить с ней перед группой нам дал преподаватель А.В. Сорокин, который читает курс «Современные проблемы физики» для физиков старших курсов. Кто предложил не просто написать лекцию, но и подать ее в виде заявки в фонд, я уже не помню, но закончилось всё тем, что Анатолий Васильевич заявил: выставлять зачет студенту будет по факту подачи заявки в фонд (ведь это являлось гарантом того, что текст не просто написан, но и проработан самым серьезным образом). Как-то так получилось, что с заданием успела справиться только я, и даже немного обидно потом было за одногруппников, которые не дисциплинировали себя и не сделали работу вовремя – темы-то у всех были хорошие.

Я выбрала нанотехнологии, потому что, с одной стороны, интересно, а с другой – эта шумиха вокруг нано порядком раздражала: слов много, а что из этого получится – ну, совсем не понятно!
Что я не преподаватель, а студент, да вдобавок ещё и не специалист в этой области, – думаю, у этого есть и преимущества. Я не состою ни в каком клане ученых «за» или «против», не обладаю консервативностью мышления, изучала источники любого рода: от рекламных проспектов до научных трудов… И у меня сформировалась достаточно цельная картина «наноситуации», как она видится с абсолютно различных сторон: политической, исторической, естественнонаучной, социологической.

Что такое «нано»

Если воспользоваться любой подручной энциклопедией, то можно прочесть вот такое незамысловатое определение: «нано...» (от греч. nаnos — карлик) – приставка для образования наименований дольных единиц, по размеру равных одной миллиардной доле исходной единицы. У любого, я думаю, возникнет вполне логичный вопрос: зачем для названия научной отрасли использовали числительное? Почему тогда не существует микронауки, фемптонауки или миллитехнологий? Тем не менее, название прижилось. По словам сотрудника лаборатории неорганического материаловедения МГУ Даниила Иткиса, нанообъектами принято называть системы, линейные размеры которых не превышают 100 нм (0,1 мкм). Он же утверждает, что «нано» начинается там, где по законам диалектического материализма количество переходит в качество – то есть уменьшение размеров объектов приводит к появлению новых свойств, полностью отсутствующих у объемных материалов. В качестве примеров он приводит квантовые точки. Нанотехнологии качественно отличаются от традиционных инженерных дисциплин, т.к. на таких масштабах привычные, макроскопические технологии обращения с материей зачастую не имеют смысла, а микроскопические явления, наоборот, становятся намного значительнее.

Нанотехнологии используют достижения совершенно разных наук, каждая из которых имеет собственную логику развития, поэтому в целом эта область находится в зачаточном состоянии. Однако отдельные продукты нанотехнологий уже появляются. Например, у военных – это, прежде всего, принципиально новое обмундирование: пулеотталкивающее, с детекторами химических и биологических агентов и системой мониторинга физического состояния солдата и вызова медицинской помощи.

Возможный спектр применения наноструктур настолько широк (от информационных технологий с существенно миниатюризированной памятью и новыми логическими устройствами до медицины), что дает простор воображению, переходящему в спекуляции. Появилось понятие «нанопища» (это не порции еды наноразмеров, как кто-то мог бы подумать, а продукты или просто их упаковка, для производства которых использовались нанотехнологии).

Каков возраст науки?

При широком понимании нанонауки фактический возраст этой отрасли исчисляется даже не столетиями, а тысячами лет, просто такого названия раньше не было. И отцами нанонауки можно считать плеяду греческих ученых, которые первыми заговорили об атомах и скоплениях атомов. Можно сказать, что нанонаукой занимался и Резерфорд, и Менделеев, и множество других знаменитых ученых, исследовавших атомный и молекулярный мир. Но если ограничить это обширнейшее поле более узким определением, то в ведомство нанонауки попадут лишь те объекты физики, химии и биологии, которые проявят необычные свойства. Если проследить историю термина «нанонаука», то первое упоминание о методах, которые впоследствии назовут нанотехнологией, сделал Ричард Фейнман в 1959 году в своей знаменитой речи “Там внизу полно места”. А собственно термин “нанотехнология” впервые употребил Норио Танигути в 1974 году. Он назвал этим термином производство изделий размером порядка нанометра. Термин использовал и Эрик К. Дрекслер в своей книге “Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation”. Главную роль в его исследованиях играли математические расчёты устройств наноразмеров. К концу 2000 года было накоплено множество электронных устройств молекулярного размера, но никому еще не удалось соединить их в работающую схему, даже самую простейшую. В 2001 году это удалось сразу пяти исследовательским группам.

Что мы уже имеем

Пока основные достижения нанотехнологий – это множество проектов, область применения которых очень обширна, и все они привлекательны. Например, учёные из департамента биомедицинской инженерии, созданного совместно американским университетом Эмори и Технологическим институтом Джорджии, предлагают использовать новый класс “квантовых точек”, способных находить и наглядно отображать положение злокачественной опухоли в живом организме. Нанокристаллам полупроводников характерна интенсивная люминесценция в ответ на облучение с определённой частотой. Это-то свойство и хотят использовать для нахождения и визуализации заболевания. Ученые провели серию опытов на мышах, показывающих эффективность данного способа индикации, но вопрос о безопасности внедрения в организм наночастиц пока остается открытым. Дальнейшие планы исследователей заключаются в том, что новые квантовые точки будут не только находить опухоль, но и поставлять точно на место новые поколения лекарств.

Какие «нано» впереди?

Мнение Михаила Алфимова, академика, руководителя рабочей группы по направлению «Индустрия наносистем и материалов»:
«Если говорить о том, какая цель может быть у государства, которой оно не может достичь без науки, то это, конечно, развитие высоких технологий, а за этим общим понятием стоят нанотехнологии. Они будут проецироваться на все: новые материалы, электронику, всякие сенсорные системы, товары широкого потребления. Это означает, что во всех сферах будут созданы материалы, у которых будут новые функции. Американцы сделали прогнозные карты на 5, 10 и 20 лет, и по ним видно: в ближайшие
5 –10 лет приоритет будет за наносенсорными системами, то есть всякими детекторами, но в первую очередь химическими и биологическими, которые позволят контролировать химию в окружающей среде».

В этой нанокутерьме меня больше всего радует то, что, возможно, большинство ученых огорчает. Сама ситуация всплеска интереса к этой области науки породила множество мечтателей – и умеренных, фантазирующих в рамках насущных потребностей человечества, и абсолютно безбашенных, нагородивших такого, от чего у нормального человека волосы дыбом поднимаются (в хорошем смысле: мол, да такого быть не может). А все выдающиеся достижения человечества, как известно, созданы мечтателями! Поэтому я радуюсь этой волне; её громадная ценность в том, что она всколыхнула воображение тысяч людей, и всё, о чем в этой связи говорилось, обязательно будет создано…

Средняя оценка: 5 (проголосовало: 4)