Битва за наномайбутнє

Нині близько 20 тис. учених по всьому світу проводять дослідження у сфері нанотехнологій. За оцінками Національного Наукового Фонду США\NATIONAL Science Foundation, протягом найближчих 15-ти років нанотехнології дозволять створити більше 2 млн. робочих місць по всьому світу.

Нанотехнологіями в широкому значенні слова прийнято називати міждисциплінарну область фундаментальної і прикладної науки, в якій вивчаються закономірності фізичних і хімічних систем протяжністю порядка декількох нанометрів або часток нанометра (нанометр - це одна мільярдна частка метра або, що те ж саме, одна мільйонна частка міліметра. Діаметр людського волоса складає приблизно 80 тис. нанометрів). Вужче значення цього терміну прив'язує нанотехнології до розробки матеріалів, приладів і інших механічних і немеханічних пристроїв, в яких застосовуються подібні закономірності. Нанотехнології мають справу з процесами, які протікають в просторових областях нанометрових розмірів.

Властивості наносистем багато в чому відрізняються від властивостей крупніших об'єктів, що складаються з тих же самих атомів і молекул. Наприклад, наночастки платини набагато ефективніше очищають автомобільні вихлопи від токсичних забруднювачів, ніж звичні платинові каталізатори. Одношарові і багатошарові графітні циліндри нанометрової товщини, так звані вуглецеві нанотрубки, прекрасно проводять електрику і тому можуть стати заміною мідним дротам. Нанотрубки також дозволяють створювати композитні матеріали виняткової міцності і принципово нові напівпровідникові і оптоелектронні пристрої. В даний час вже є дослідні зразки наноконтейнерів для прицільної доставки ліків до уражених органів і нановипромінювачів для знищення злоякісних пухлин. Крім того, нанотехнології нині використовуються для фільтрації води і інших рідин; для створення матеріалів, необхідних при лікуванні опіків і ран; у стоматології; у косметології; при виробництві особливих сортів скла, на яких не осідає бруд (застосовується в автомобіле- і авіабудуванні); при виробництві чорнив; при виробництві одягу, який неможливо забруднити і пом'яти і т.д. За прогнозами журналу Scientific American, вже в найближчому майбутньому з'являться медичні пристрої розміром з поштову марку. Їх достатньо буде накласти на рану. Цей пристрій самостійно проведе аналіз крові, визначить, які медикаменти необхідно використовувати, і уприсне їх в кров.

Нанотехнологиії здатні виробити революцію в сільському господарстві. Молекулярні роботи здатні виробляти їжу, замінивши сільськогосподарські рослини і тварин. Наприклад, теоретично можливо виробляти молоко прямо з трави, минувши проміжну ланку - корову. Нанотехнології здатні також стабілізувати екологічну обстановку. Нові види промисловості не вироблятимуть відходів, що отруюють планету, а нанороботи зможуть знищувати наслідки старих забруднень.

Нанотехнології мають і блискуче військове майбутнє. Військові дослідження в світі ведуться в шести основних сферах: технології створення і протидії "невидимості" (відомі літаки-невидимки, створені на основі технології stealth), енергетичні ресурси, системи (наприклад, дозволяючі автоматично лагодити пошкоджену поверхню танка або літака), що самовідновлюються, зв'язок, а також пристрої виявлення хімічних і біологічних забруднень. Як передбачається, в 2008 році будуть представлені перші бойові наномеханізми.

Особливі надії на нанотехнології покладають фахівці у області електроніки і інформаційних технологій. У 1965 році було можливим умістити на одному чипі лише 30 транзисторів. У 1971 році - 2 тис. Нині один чіп містить близько 40 млн. транзисторів величиною 130 - 180 нанометрів, і з'явилися повідомлення, що вдалося створити транзистор розміром в 90 нанометрів. Цей процес зробив складну електронну і комп'ютерну техніку доступним для більшості споживачів: у 1968 році один транзистор коштував у США $1, нині за ці гроші можливо придбати 50 млн. транзисторів.

У 1965 році Гордон Мур\Moore, фахівець у сфері фізичної хімії, зробив знамените передбачення, яке було названо „Закон Мура"'s Law". "Закон Мура" проголошує, що число транзисторів на чіпі буде можливо подвоювати кожні 18 місяців. На протязі декількох десятиріч цей прогноз доводив свою точність. Нині виробники комп’ютерних чіпів зіштовхнулись із складностями мініатюризації: аби ділом підтверджувати "Закон Мура", потрібно, щоб транзистор був величиною не більше 9 нанометрів. За прогнозом Міжнародного Консорціуму Напівпровідникових Компаній of International Semiconductor Companies, цей рівень розвитку технології буде досягнуто до 2016 року.

Консультативна Рада з проблем науки і технології при Президенті США\PRESIDENT'S Council of Advisors on Science and Technology підготувала доповідь, у якій аналізується нинішній рівень розвитку нанотехнологій в США та в інших науковиробляючих країнах і оцінюються перспективи подальшого прогресу в цій новітній сфері наукових досліджень та технологічних розробок. У доповіді підкреслюється, що в даний час Сполучені Штати є світовим лідером у області нанотехнологій. На частку США доводиться чверть світових інвестицій у цю сферу і не менше половини статей по нанотехнологіях, публікованих в найавторитетніших професійних журналах. Америка також лідирує по кількості патентів, які присуджуються за нанотехнологічні розробки. В цілому американські фахівці тримають дві третини таких патентів, виданих останніми роками. У одному тільки 2003 році учені і інженери із США одержали близько 1 тис. нанотехнологічних патентів (більш свіжих даних поки що немає).

Автори доповіді попереджають, що конкуренція у сфері нанотехнологій останніми роками загострилася і, безумовно, посилюватиметься і в осяжному майбутньому. Країни Євросоюзу, Японія і Китай в даний час щорічно виділяють на ці програми зі своїх бюджетів приблизно по $900 млн., що ненабагато менше американських федеральних витрат. Для порівняння, за даними організації Національна Ініціатива в області нанотехнології США\NATIONAL Nanotechnology Initiative, в 2002 році витрати всіх держав світу на ці цілі не перевищували $2 млрд. Сумарний рівень інвестицій приватних корпорацій з інших країн на ці цілі в даний час вже дещо перевищує аналогічні витрати американських компаній.

У грудні 2003 року Конгрес США\US Congress прийняв особливий закон "Нанотехнологічні Дослідження і Розробки 21 сторіччя"\21st Century Nanotechnology Research and Development Act, яким передбачалося збільшення асигнувань на подібні проекти. У 2004 році з федерального бюджету США на розвиток нанотехнологій було виділено близько $1 млрд. 240 млн. (для порівняння, в 2001 році - $464 млн.). Ці дослідження також активно фінансуються за рахунок бюджетів окремих штатів, які в цілому направили на ці цілі порядка $400 млн. Ще більше засобів витрачає американський бізнес - без малого $2 млрд. П'ята частина цієї суми доводиться на біотехнологічні фірми, стільки ж - на електронні, 18% - на хімічну промисловість, по 8% - на аерокосмічну індустрію і енергетику.

За матеріалами Washington ProFile, 30 Березня 2005

Дивіться інші матеріали рубрики "Інноватика"