НАНОТЕХНОЛОГИИ, НАНОМАТЕРИАЛЫ
И НАНОЭЛЕКТРОНИКА
Круглый стол под таким названием состоялся 2 июня в соответствии с программой мероприятий, посвященных 50-летнему юбилею Сибирского отделения РАН, в празднично украшенном конференц-зале Института физики полупроводников. Среди участников — гости Сибирского отделения и ведущие ученые физических, химических и биологических институтов Новосибирского научного центра.
Открыл заседание заместитель председателя Сибирского отделения академик Г. Кулипанов. Он рассказал о работе ученых отделения по созданию инфраструктуры нанотехнологий, в том числе с привлечением средств Минобрнауки РФ, развитию современных методов диагностики и кратко охарактеризовал основные результаты в этой области, подробное обсуждение которых было проведено на научной сессии Президиума СО РАН в декабре 2006 г.
Директор ИФП академик А. Асеев рассмотрел общую ситуацию с развитием нанотехнологий в мире и в России. Из ожидаемого в ближайшие 8-10 лет объема продаж изделий наноиндустрии в размере 1 трлн долларов США около 30 % придется на долю наноматериалов, не менее 25 % составит доля изделий наноэлектроники, 15 % — нанопродукты здравоохранения и фармацевтики, ориентировочно по 10 % составят объемы производства наноструктурных катализаторов, продуктов жизнеобеспечения (повышение урожайности сельхозкультур, очистка воды, возобновляемые источники энергии) и наноизделий для транспорта. В России приоритетность развития нанотехнологий определена посланием Президента РФ В. Путина Федеральному собранию. В Минобрнауки РФ разработана Программа развития работ в области нанотехнологий и наноматериалов до 2015 г. с объемом финансирования за счет бюджетных и внебюджетных средств в объеме 20-30 млрд руб. в год. В Государственную думу внесен законопроект «О Российской корпорации нанотехнологий». Следует, однако, отметить, что, в отличие от четко выраженных целей нанотехнологической инициативы президента США Б. Клинтона еще в 2000 г. (компактные устройства хранения информации, высокопрочные материалы на основе новых форм углерода, наносредства для адресной доставки лекарств), в России лишь приступают к обсуждению целей и приоритетов в развитии нанотехнологий и индустрии наноматериалов. Ситуацию в этой области можно охарактеризовать известным высказыванием Председателя
Правительства РФ М. Фрадкова «Если бизнес не пойдет в нанотехнологии, он пропустит все на свете и будет в лучшем случае в телогрейке работать на скважине, которой будут управлять наши друзья и партнеры».
 |
|
В ИФП в последние годы достигнуты серьезные успехи в создании инфраструктуры нанотехнологий (технология молекулярно-лучевой эпитаксии, комплекс методов нанолитографии, электронная и зондовая микроскопия атомного разрешения, технология самосборки нанообъектов). В качестве примера конкретных результатов ИФП в развитии наноэлектроники А. Асеев представил данные о разработке фотоприемных устройств на полупроводниковых структурах с квантовыми ямами и квантовыми точками, однофотонном излучателе на одиночной квантовой точке, СВЧ-транзисторов на эпитаксиальных наногетероструктурах, нанотранзисторов на структурах «кремний-на-изоляторе», наносенсоров и прототипов метаматериалов. Развитие нанотехнологий и наноэлектроники приведет к расширению возможностей вычислительной техники и средств телекоммуникаций вместе с резким уменьшением габаритов устройств. Ожидается также быстрый прогресс в областях электроники, традиционно сильных и в России: силовой, СВЧ- и оптоэлектронике, фотоэнергетике и сенсорике. Имеется шанс добиться успехов в новых областях, таких как терабитная память, спинтроника и квантовые вычисления.
Заместитель директора Института кристаллографии РАН д.ф.-м.н. С. Желудева доложила о разработках института, в числе которых компактные рентгеновские источники на основе фуллереновых нанотрубок, нанопористые мембраны, квантовые точки в пленках Люнгмюр-Блоджетт. Значительные успехи достигнуты в оснащении исследовательскими станциями источника синхротронного излучения Курчатовского научного центра (эта работа ведется совместно с ИЯФ СО РАН).
Большое впечатление на участников круглого стола произвело выступление заместителя начальника управления Минобороны РФ генерал-майора А. Крайлюка. Докладчик подробно изложил состояние дел с использованием нанотехнологий, наноматериалов и наноэлектроники при решении задач силовых ведомств России и привел конкретные примеры достижений в этой области, в том числе, полученных в совместной работе с учеными Сибирского отделения. Ожидается, что применение нанотехнологий в военном деле приведет к революционным изменениям в экипировке военнослужащих, вызовет создание микроробототехнических комплексов различного назначения, принципиально изменит характер основных видов военной деятельности.
Дискуссия на круглом столе заметно оживилась после выступления академика-секретаря Отделения физических наук
РАН А. Андреева, который предложил ввести уровни сложности объектов нанотехнологий — от наноструктурированных порошков до веществ с принципиально новыми квантовыми свойствами (квантовые жидкости, квантовые точки, квантовые проволоки, квантовые ямы, элементы спинтроники и т.д.). Отметим, что в настоящее время основным продуктом нанотехнологий в России являются нанопорошки. По принятой в англоязычной технической литературе терминологии они относятся к продуктам нанотехнологий предыдущего поколения (earlier generation nanotech).
Яркое выступление академика В. Власова было посвящено наноматериалам и наноустройствам на основе нуклеиновых кислот. В Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН разработаны подходы к получению бионанообъектов, открывающие перспективу создания молекулярных сенсоров, молекулярных инструментов и, в конечном счете, молекулярных машин. Большое практическое приложение имеют магнитные наночастицы и микробиочиповые технологии. Следует отметить, что в рамках интеграционного проекта Сибирского отделения созданы биосенсорные устройства на основе микроканальных кремниевых матриц. В развернувшейся после доклада дискуссии особое внимание участниками круглого стола было уделено перспективе использования нанотехнологий для экспрессного анализа строения индивидуальных молекул ДНК — носителей генетической информации.
Перспективы использования наноматериалов и нанотехнологий в посткремниевой электронике были рассмотрены в докладе академика Ф. Кузнецова. В качестве наиболее многообещающих направлений при развитии процессов обработки информации рассматриваются возможности использования одиночных органических молекул, молекул фуллеренов и халькогенидных кластеров.
Доклад чл.-корр. РАН Н. Ляхова был посвящен синтезу наноматериалов методами химии твердого тела. Среди наиболее интересных результатов — формирование инкапсулированных углеродом или нитридом бора наночастиц металлов, получение средств фармацевтики и косметики на основе слоистых композитов, уменьшение скорости коррозии металлов при использовании наночастиц, увеличение разрядной емкости литиевых батарей при наномодифицировании, использование слоистых нанокомпозитов для хранения водорода.
Размерные эффекты в катализе нанесенными наночастицами металлов были рассмотрены в сообщении проф. В. Бухтиярова и академика В. Пармона. Хотя наночастицы катализаторов являются традиционным объектом в каталитической химии, приемы и подходы нанотехнологий, а также использование нанодиагностических методов, чрезвычайно важны при оптимизации каталитических процессов. Данное положение было иллюстрировано на целом ряде примеров, относящихся к удалению вредных примесей из выхлопных газов, гидрированию непредельных углеводородов, разработке водородных и метанольных топливных элементов. Многие из представленных результатов получены в рамках контрактов с Минобрнауки РФ, а также при выполнении интеграционных проектов Сибирского отделения.
Директор Института неорганической химии проф. В. Федин подробно рассмотрел возможности нового подхода, предусматривающего разработку и использование органических координационных полимеров и молекулярных контейнеров для решения таких задач нанотехнологий как хранение и очистка газов, создание высокоэффективных катализаторов и новых лекарственных препаратов. Методы структурной химии открывают возможность конструирования пористых и трубчатых молекул координационных полимеров с большим разнообразием химического состава, формы и размеров в нанометровой области.
Академик В. Болдырев в своем эмоциональном выступлении обратил внимание на то, как размер частиц лекарственных препаратов влияет на механизм и эффективность их лечебного действия. Им представлены результаты работы коллектива сибирских ученых по разработке новых лекарственных средств на основе наночастиц серебра и висмута, обладающих бактерицидными, противовирусными и антимикробными свойствами.
Насыщенность работы круглого стола информативными выступлениями и обсуждениями, продолжавшимися в течение трех часов вместо запланированных двух, не позволила выступить всем желающим, которых было предостаточно в переполненном зале. Это обстоятельство в какой-то мере компенсировалось обширной стендовой экспозицией, подготовленной институтами Отделения и развернутой в конференц-зале. Из-за нехватки времени не удалось провести полнокровное обсуждение решения круглого стола. Тем не менее из выступлений участников предельно ясно, что институты Сибирского отделения имеют необходимую инфраструктуру для развития нанотехнологий, индустрии наноматериалов и наноэлектроники, обладают кадрами высшей квалификации, в том числе среди молодого поколения исследователей, и имеют в своем активе ряд достижений мирового уровня и прорывного характера в этих областях. В свете готовящейся к утверждению в Правительстве РФ Программы развития работ в области нанотехнологий и наноматериалов Сибирское отделение вполне могло бы стать одним из ведущих научных центров развития работ в области нанотехнологий, наноматериалов и наноэлектроники.
Наш корр.
стр. 3
|
