Версия для печати
Вернуться к списку

Большое будущее малых частиц

- Жорес Иванович, слово "нанотехнологии" нынче используют где надо и где не надо. Многие называют так любое научное направление, где приходится работать с маленькими частицами. Как правильно использовать этот термин?

- Есть вполне отработанное определение, которое мы в РАН сформулировали еще в декабре 2002 года на специальной сессии, посвященной этой теме. Под нанотехнологиями следует понимать такой процесс, когда мы строим материал, структуру, прибор на атомном уровне, укладывая атом к атому. При этом переход к малым размерам должен приводить к появлению новых свойств, которых нет в окружающем нас мире.

- Нанотехнологии стали модными, вокруг них много шума. Но как выбрать приоритетные направления? Как отделить зерна от плевел?

- В том, что нанотехнологии стали модным направлением, ничего плохого нет. Естественно, многие хотят принять участие в этих исследованиях. А правильный отбор людей, тем, институтов для участия в программе - это вопрос экспертизы. Не далее как две недели тому назад я был в Лондоне на совещании экспертов из разных стран. Нашей задачей было разделить очень весомые гранты для университетов нового типа, создаваемых в Саудовской Аравии. Там было много интересных работ по нанотехнологиям, и мы отобрали самые достойные. Это обычная практика. Так сделают и у нас. Проблем с экспертизой не будет: в роли главного эксперта выступит РАН.

- Я слышал, что стоимость российской программы по нанотехнологиям весьма велика...

- На самом деле она показывает, насколько мы беднее американцев. Они в 2007 году только из федерального бюджета потратили на поддержку нанотехнологий 1,3 миллиарда долларов, из которых примерно половина пошла на закупку оборудования и создание инфраструктуры. Мы же на семилетнюю программу запрашиваем 3 миллиарда долларов. И правительство может сократить объем финансирования в два-три раза, но при этом оно должно отдавать себе отчет, что тогда исчезнут те или другие направления исследований.

- Но удастся ли оправдать и такие затраты? Например, программа нанотехнологий в США началась в 2000 году с доклада нобелевского лауреата Ричарда Смолли конгрессу и последовавшей за этим инициативы Билла Клинтона. Ей уже восемь лет. А о ярких результатах пока не слышно.

Нобелевский лауреат физик Жорес Алферов стал руководителем секции нанотехнологий нового отделения РАН

- Доклад Смолли преследовал следующие цели: привлечь внимание общественности, инициировать большую исследовательскую программу по нанотехнологиям и найти средства на их развитие. Это ему вполне удалось. Вы правы, пока что программа Клинтона по нанотехнологиям не принесла ярких открытий. Однако американские университеты построили новые лаборатории, оснастили их современными приборами, модернизировали отдельные звенья системы образования. И от этого много чего хорошего произойдет в ближайшем будущем. Я уверен, что еще больше хорошего произойдет у нас, если мы воспользуемся этой идеологией и оборудуем наши академические институты и университеты за счет отечественной программы по нанотехнологиям.

- Многие считают, что большинство наших ученых отправились в эмиграцию и в лабораториях остались старики и дипломники. Сохранились ли в России научные центры, способные выполнить задуманные исследования?

- По моему мнению, один из самых лучших отечественных центров по нанотехнологиям - это новосибирский Академгородок. В силу разных причин там в большей степени удалось сохранить кадровый состав, чем в Москве или Петербурге: в Сибири соблазнов было меньше. Прежде всего я имею в виду уход в коммерцию. Хотя из-за отъезда ученых за границу они тоже потеряли немало. Но главное в том, что Академгородок гениально спланирован. Там с самого начала заложена система из физматшколы и университета, окруженных ведущими научно-исследовательскими институтами. Такая структура наилучшим образом помогает междисциплинарным исследованиям: и ученики, и студенты, и ученые разных специализаций - все вместе. Так проще увлечь ребят наукой по-настоящему. Но для того, чтобы удержать людей в науке, одной только приличной зарплаты недостаточно. Работа должна быть востребована, и, конечно, необходимо современное оборудование. Кстати, еще одна ключевая составляющая в нанотехнологиях - это образование. Соответствующие производственные процессы весьма сложны, и, чтобы ими управлять, нужно иметь много людей с квалификацией кандидата наук. Такие специалисты должны быть даже в стартаповой компании, продвигающей нанотехнологии, я не говорю уже о чисто научной работе. Для развития данного направления нужно сделать аспирантуру другой. На Западе уже есть университеты, которые готовят не студентов, а только аспирантов. У нас пока один университет такого типа - Академический физико-технологический в Санкт-Петербурге.

- Могли бы вы привести примеры "настоящих" нанотехнологий?

- Наиболее яркий пример - электроника, основанная на кванторазмерных эффектах. Возьмем квантовые точки. Это наночастицы, излучающие световые волны строго определенной длины, причем эта длина меняется с изменением размера частицы. Умная природа сооружает все с атомной точностью, и мы пользуемся этим в разных аспектах. А вот мой старый друг Лео Эсаки, получивший в 1973 году Нобелевскую премию за работу по туннельным явлениям в полупроводниках, дал прекрасное определение: есть в мире кристаллы, которые созданы Богом, а есть те, что созданы человеком. Мы используем кванторазмерные эффекты, выведенные из исследований микроуровня природы, для создания принципиально новых классов материалов и структур со свойствами, которые не существуют в природе. Это, в частности, широко используемые в нанотехнологии полупроводниковые сверхрешетки, квантовые ямы, квантовые проволоки и так далее. Конечно, их создание было бы невозможно без развития диагностических методов, которые тоже придуманы отнюдь не вчера.

- А какие наработки российских ученых в этой сфере представляются вам наиболее перспективными?

- Безусловно, это исследования по квантовым точкам последнего десятилетия, которые выполнены совместно с немецкими учеными. Эти работы пришлись на тяжелые годы, когда финансирование можно было добыть только на такие совместные проекты. Результаты исследований воплотились и в новом классе лазеров, и в новых научных результатах. Прорывом в этой же области служат работы ученых новосибирского Института физики полупроводников СО РАН, которые научились сворачивать моноатомные листы того или иного материала в объемные структуры. Следующий совершенно очевидный шаг - создание самых благодатных условий для малых компаний, так называемых стартапов, которые начинают превращать научные знания в конкретную технологию или продукцию.

- Но всегда ли можно получить коммерческий результат, на который рассчитывали? Например, фуллерены или углеродные трубки, то есть мячики из нескольких десятков атомов углерода, за которые Смолли как раз и получил Нобелевскую премию, слишком дороги и поэтому неконкурентоспособны.

- В области наноуглеродных трубок идет целый ряд исследований, которые безусловно приведут к результату. Если же брать наиболее близкую мне область, наноэлектронику, то она уже родилась и способна приносить огромную прибыль. Я говорю прежде всего о ярких светодиодах, которые придут на смену всему современному электроосвещению через 15-20 лет. Кстати, та же наноэлектроника позволит в ближайшем будущем создать экономически эффективную солнечную энергетику. Сегодня достигнут мировой рекорд по преобразованию солнечного света в электричество - КПД достигает 40 процентов. Это сделано благодаря тому, что мы построили структуры из нанометровых слоев разных веществ. В результате удается превращать в электроэнергию свет всего солнечного спектра. Другой пример - новые типы лазеров, которые пришли на смену лазерам старым, построенным на классических гетероструктурах. А это несметное число применений. Когда вы приходите в кабинет физиотерапии и вас лечат лазером, вы даже не задумываетесь о том, что он работает на квантовых наноструктурах. Это лучшее свидетельство того, сколь глубоко нанотехнологии уже вошли в нашу жизнь.

В лабораториях химических предприятий ученые ведут работы по созданию прозрачных наноматериалов, способных заменить стекло

- Какие направления нанотехнологий способны оказать наибольшее влияние на развитие цивилизации?

- Будущее сложно предсказывать. Если смотреть в прошлое, то можно увидеть, что нынешний облик цивилизации связан с несколькими прорывными работами. Это открытие деления ядра урана, открытие транзистора и открытие лазерно-мазерного принципа. Первое дало ядерное оружие и ядерную энергетику, второе - микроэлектронику, а третье - системы связи, развлечения и многое другое. Не случайно нам дали Нобелевскую премию за развитие информационных технологий именно в последний год XX века. А ведь эти работы выполнены в 50-70-х годах прошлого века. Исходя из общих соображений, я думаю, что наибольшее влияние на цивилизацию XXI века окажут нанобиотехнологии. Но они будут развиваться с помощью наших кванторазмерных эффектов. Сейчас, скажем, лазеры на квантовых точках служат щипцами для манипулирования отдельными клетками. Отдельные квантовые точки можно вводить в живые ткани или в отдельные клетки и идентифицировать по их свечению целый ряд биологических процессов. За считаные годы эта нанотехнология стала распространенным методом исследования. Кстати, не исключаю возможности, что нанобиотехнологии нанесут сильный удар по современной фармацевтической промышленности, хотя вряд ли это случится в ближайшие несколько лет.

- Ну а как насчет саморазмножающихся нанороботов, о которых все говорят? Казалось бы, многократно воспетые фантастами, они способны качественно изменить нашу цивилизацию, однако никто не хочет серьезно к ним относиться. Почему?

- Я думаю, что и сам автор этой концепции, Эрик Дрекслер, воспринимает свою идею как фантастику. Нанороботы могут возникнуть для выполнения каких-то отдельных заданий, это будет естественное развитие нанотехнологии. Но вряд ли они способны быть саморазмножающимися.

- Неужели, если кто-то принесет вам в комиссию предложение о работе по созданию нанороботов, вы его примете?

- А почему бы нет? Кстати, в МИЭТе, в Зеленограде у нас много занимаются микромеханоэлектрическими системами. У них есть и интересные наноидеи. Правда, в отличие от квантовых точек у нас в конструировании таких устройств нет мировых приоритетов.