Історія питання

Саме слово «нанотехнології» на звичайну «людську» мову можна перекласти як «дуже-дуже малі технології». Один нанометр - це мільйонна частка міліметра.

Поняття «нанотехніка» було введене в 1974 році японцем Норіо Танігучі. Перші інструменти для роботи на нано-рівні були створені в швейцарських лабораторіях фірми IBM. У 1982 році було створено растровий тунельний мікроскоп, а його творцям через чотири роки вручили Нобелівську премію.

Опісля того панове-фізики відразу заявили, що «там, внизу, ще багато місця» і подалися обживати світ дрібноти. Основною ідеєю фізичних пошуків було те, що, мовляв, природа надала світові в користування занадто мало атомарних структур. Тому верхом задоволення фізиків було створення нових речовин за будь-якою наперед заданою самим фізиком хімічною формулою...

Одним із вже добре засвоєних наукою напрямів нанотехнологій є створення нових матеріалів. Тонкі прозорі електропровідні матеріали, які неможливо подряпати і до яких не пристає бруд - це вже реальність, так само, як і нанопорошок. З використанням останнього робляться речі, добре відомі майже всім користувачам комп'ютерів - чіпи Athlon від AMD чи Intel Pentium.

Ще в середні віки було відкрито надтонкі вуглецеві добавки, якими загартовували клинки. Щоправда, якщо тоді ці добавки створювалися майже спонтанно, то тепер ними займається велика армія інженерів-проектувальників.

Ще більша група професорів від фізики в різних університетах займається розробкою дрібнюсіньких транзисторів із крихітних вуглецевих трубок діаметром один нанометр. В перспективі - створення квантових комп'ютерів. Над цими проблемами, до речі, досить непогано займаються і в Києві, на проспекті Вернадського...

Крок вліво, крок вправо...

У світі ведеться ще кілька напрямів досліджень технологічної дрібноти, які вселяють надію не лише у серця палких комп'ютероманів.

Один із таких напрямів - сфера енерґоносіїв. По-перше, з допомогою технічної дрібноти можна обробляти нафту набагато ефективніше, ніж то наразі робиться. Недосконалість сучасних систем обробки нафти призводить до того, що 20 відсотків «сирої нафти» залишаються непереробленими... По-друге, за допомогою тієї ж таки дрібноти можна взагалі обійтися без нафти. Таку можливість може надати обробка сонячної енерґії з використанням нових технологій (цим теж, до речі, займаються в Україні - у Львові). А це вже крок, і до того, серйозний, у бік глобального перерозподілу інтересів на світовій арені, для якої нафта завжди була слабким місцем - від неї залежить вся світова економіка. А якщо від джерела нафти когось можна відсунути, то перекрити якійсь державі джерело сонячної енерґії, що не кажіть, набагато тяжче...

Ще більш серйозну неприємність людям може спричинити використання наддрібних частинок зі збройною метою. Можна не лише зробити зброю надмалих розмірів, а й створити мініатюрні фабрики для вироблення такої зброї. Ба, навіть більше: така зброя може й сама себе розмножувати... Як жартують спеціалісти з технічного прогнозування, у такому випадку у жодної з держав не залишиться ні батогів, ні пряників. Втім, цілком можливо, що і самих держав не залишиться також.

Так майже, як уривок із книжки Стівена Кінга, звучить так звана «Проблема сірого слизу». У 1981 році була опублікована робота американця Еріка Дрекслера про проблеми нанотехнології, ще через п'ять років з'явилася його книжка «Машини створення», де мова йшла про роботів, розміром в одну молекулу, які можуть самовідтворюватися. Керуючись найкращими намірами, вчений припустив, що такі роботи могли би знищувати ракові клітини в людському організмі. Однак решта вчених взялися розвивати цю ідею далі: що буде, якщо такі роботи стануть неконтрольованими, або ж якщо на якійсь ланці ланцюга самовідтворення станеться збій. У найгіршому випадку такі роботи все живе на землі можуть розібрати на окремі молекули, котрі будуть нескінченно копіюватися, і в результаті всю планету окутає сірий слиз...

Наскільки близько панове науковці зараз підійшли до створення «сірого слизу» - сказати важко. За словами однієї моєї знайомої, мікробіолога за фахом, навіть ті спеціалісти, котрі безпосередньо працюють над цією проблемою, або скромно цю тему замовчують, або ж дають відповіді надто неконкретні. Однак гіпотетично таку собі сіру слизоту створити цілком можливо...

Нанолихоманка

Кілька років тому нанолихоманкою хворіла Європа і США. Перші ознаки цієї хвороби - бажання до етикетки будь-якого продукту, під час виробництва якого використовувалися хоч якісь маленькі частинки, додати префікс «нано». Були просто штани «антибруд», під час виробництва яких використовувалися частинки мікро-рівня. А стали - «наноштани». Був завод з фрезерними і токарними станками - а став «Центр Нанотехнологій». В університеті Південної Кароліни (США) є навіть спеціальна наукова група, яка займається вивченнями побутової «нанолихоманки». А є ж іще нанолихоманка політична...

Сім років тому еру нанотехнологій оголосив Білл Клінтон.

Через три роки до нього приєднався Жак Ширак.

Тоні Блер і Джордж Буш про цю ж еру заговорили минулого року. Відразу ж після них голосно віддав майже 10 млн доларів на «дрібні технології» король Йорданії Абдалла.

Цього року про виділення купи грошей (7 млрд. доларів) - і перетворення Росії в «нанодержаву» заговорив Володимир Путін.

За словами останнього, незабаром в Росії - і це на російських дорогах! - «з'явиться кольоровий асфальт, який контролює швидкість руху, стіни, які всотують і перероблюють ядовиті відходи, зі сфери казок перейдуть до реальності». Ну і вершина президентських намірів - біоробот.

Поки що, щоправда, більш реальним у російському варіанті виглядає не кольоровий асфальт і перехід стін з казок в реальність, а кольорова локшина на вухах громадян і перехід російських бюджетних грошей в кишень «наноштанів» чиновників і нано-чиновників.

Державний підхід

В Росії державний курс «на нано» виглядає доволі цікаво. Так, наприклад, мій знайомий професор-фізик вже кілька років поспіль активно працює над нанотрубками і проблемами створення квантових комп'ютерів в одному з російських університетів. Досить успішно працює - на конференціях має чим хвалитися перед закордонними колегами. І от буквально кілька днів тому мого знайомого ощасливили. Створили в їхньому місті центр нанотехнологій. І призначили тому Центру керівника...з науковою спеціальністю - «зварювальник». Чоловік все життя займався зварювальними апаратами. Як кажуть фізики, фотон від фотона не відрізнить. Зате має хороші стосунки з ректором місцевого політехнічного інституту і «блати» в адміністрації...

В Україні справи ніби трошки ліпші - нашим політикам зараз не до нанодержави, тому принанотизовувати державний бюджет наші чиновники поки що не беруться. У нас є кілька досить непоганих наукових груп, які - попри відсутність належного державного фінансування і державної підтримки - таки вмудряються досягати досить непоганих результатів. Однак доволі нечисленні спроби винести нанотехнології на обговорення широкого загалу викликають наразі тільки легенький подив.

От, наприклад, нещодавно у поважній газеті «Дзеркало тижня» з'явилося інтервю з професором НТУ «КПІ» Сергієм Петренком.

«в КПІ і створили наноробот, або наноманіпулятор. Розробка й виготовлення таких приладів - один із головних наших напрямів. У світі сьогодні створено п'ять типів міні-маніпуляторів для роботи в цьому діапазоні розмірів. Проте ми зробили маніпулятор, який, за оцінками провідних фірм, зокрема американських WPI.Inc, DTI LLp, є найточнішим у нанодіапазоні. Це саме той масштаб, який необхідний для роботи з клітиною. Точність та інші характеристики дозволяють йому бути на цей час практично поза конкуренцією - нічого подібного в найкращих лабораторіях світу немає.

Ми створили мале підприємство «Лілея», що виготовляє таку унікальну продукцію. Вже зроблено близько ста штук маніпуляторів. При цьому вони зарекомендували себе якнайкраще у різних країнах світу. Нині нам звідусіль надходять замовлення на маніпулятори та їхні різноманітні модифікації.»

Ну і звідти ж:

«...держава могла мати набагато більше, якби вона або хтось із наших олігархів дала гроші на патент. Але, очевидно, ми ще до такого бізнесу не доросли...»

Показую ці безсмертні рядки іншому знайомому - теж фізику, який до нанотехнологій теж має стосунок. Ну що, каже, не бачиш - люди гроші хочуть. Людина, котра справді рухає науку, ніколи не скаже, що «нанодіапазон - це саме той масштаб, який необхідний для роботи з клітиною». Розміри клітини - набагато-набагато більші.

Саме тому наноматеріали і вважаються небезпечнішими від своїх традиційних хімічних аналогів. Адже вони без особливих проблем можуть потрапити в легені чи кровоток людини, і як вони там себе поводитимуть - тяжко сказати.

У США державний підхід до нанотехнологій зовсім інший. Нема державної суперкорпорації «Роснанотех», як у Росії, однак і з шапкою попід хати бізнесменів науковці теж не ходять.

Державну «опіку» над цією сферою здійснює понад десяток американських відомств и агентств - Мінобороны, НАСА и т. д. залежно від профілю відомства в різному обсязі фінансують різні фундаментальні напрямки. Вони ж потім і втілюватимуть наукові досягнення - тоді, коли наука «дозріє» до практики. А вже «швидкісними» прикладними дослідженнями займаються університети з допомогою бізнесу - венчурних фондів, приватних інвесторів, які зацікавлені в тому, щоб швиденько вивести продукт на ринок. Однак більшість «наноперспектив» для бізнесу ще не дозріли...

Але американські науковці - на відміну від наших - можуть собі дозволити поміркувати над тим, що можна буде продати якщо не через пару, то через пару десятків років.

Як-от, наприклад, нанофутбол.

Національний інститут стандартів і технологій (NIST) США в рамках міжнародного чемпіонату роботів RoboCup 2007, який проходить зараз в Атланті, оголосив про проведення першого в світі чемпіонату з нанофутболу, який відбудеться з 7 по 8 липня цього року.

На нинішній виставці будуть представлені роботи в декількох категоріях: чотириногі, гуманоїдні, середні та малорозмірні машини, моделі-симулятори й рятувальні роботи. Але відмінною рисою RoboCup 2007 будуть, поза сумнівом, роботи-футболісти мікрометрових розмірів, які ганяють мікрометрові м'ячі. Всі ці розробки інженерів демонструють досягнення напівпровідникових технологій і принципи мікроелектромеханічних систем.

Наразі вже п'ять команд із різних університетів та інститутів США, Канади й Швейцарії показали можливості своїх нанофутболістів (вага цих роботів коливається від кількох нанограмів до кількох сотень нанограмів) у товариських зустрічах. Керування цими роботами велося людьми, які примушували рухатися машини через комп'ютерний інтерфейс, відстежуючи їхній рух монітором, на який виводилася картинка з мікроскопа, який знімає футбольне поле за розміром не більше за зернятко рису.

У нинішніх показових змаганнях роботи повинні були продемонструвати максимальну швидкість проходження 2-міліметрового поля з м'ячем, діаметр якого дорівнює діаметру людського волоса, забивати голи в одні та інші ворота послідовно, а також показувати слалом із м'ячем.

автор: Марина Олійник, Львів