Нанотехнология как область исследования за последнее десятилетие стремительно завоевывает высокие позиции в мире научной мысли. По итогам конкурсов на право получения грантов Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых из 400 победителей Конкурса среди кандидатов наук 90 (22,5%) заявили тематику, связанную с исследованиями в сфере нанотехнологий. Видя такое соотношение, очень хочется верить, что будущее науки непременно стоит за нанотехнологиями. Ведь с каждым годом увеличивается число публикаций в этом направлении, создаются фонды поддержки исследований, а количество конференций наномира уже скоро можно будет сравнить с числом конференций всех естественных наук вместе взятых.
Всем известны имена великих ученых, чьи заслуги поистине бесценны, являются базисом современных исследований. Достаточно вспомнить теорию эволюции Чарльза Дарвина, периодическую систему Д. И. Менделеева и потрясающие работы по изучению радиоактивности супругами Кюри, чтобы понять, каким фундаментом они обеспечили современную науку. И хотя принято считать, что зарождение нанотехнологии началось в 1959 году с лекции Ричарда Фейнмана, когда он произнес: «Там внизу еще много места» - слова, ставшие девизом заядлых нанотехнологов, невозможно выделить конкретное время появления нанотехнологии как особой отрасли науки. И отрасли ли науки? Это направление распространяет свое влияние на многие сферы научного интереса. Трудно найти ту область, где она была бы категорически не применима.
Отличительной особенностью наноисследований являются размеры изучаемых объектов. Они лежат в пределах до 100 нанометров, где «нано» это множитель, равный 10-9. Чтобы представить масштабы, достаточно сравнить обычную фасолину с планетой Земля. Соотношение поражает!
В мире наномасштаба лежат все атомы (доли нанометров), молекулярные соединения, вирусы и т.д. Наноуровень стирает границы между естественными науками. Но ведь химия и физика давно стремились к познанию мельчайшей единицы бытия, а вирусы были известны задолго до появления слова «нанотехнология». Так что же есть принципиально нового в этой области исследования? Какие законы диктует нам наномир?
Хорошо известный эксперимент по определению размера молекулы в мономолекулярном слое масла на поверхности воды сейчас с уверенностью отнесут к наноэкспериментам. Но никаких сверхъестественных и новонаучных подходов здесь нет. Так почему вообще выделяют это направление?
Как это ни примитивно, но возможной причиной может быть слепая мода. Ведь тысячи коллективов ученых и великих исследователей меняют свою научную тематику, принося ее в жертву новой области науки – нанонауки. Приставка «нано-» сегодня является утверждающей: включив ее в название темы, Вы увеличите процент вероятности поддержки Вашего гранта. Действительно: нано- считается неизвестным и неизученным – и любая классическая тема физики (химии, биологии и т.д.) начинает выглядеть солидно, когда речь заходит о таких масштабах.
В этом году в Политехническом музее г.Москвы проводилась выставка «Нано-поли-техно». По описанию, она должна была раскрывать историю становления нанонауки и наноиндустрии. В действительности же посетители осматривали ряд экспонатов, трудно поддающихся пониманию людям, связанным с наукой, и вообще не понятным тем, кто к науке отношения не имеет. Особенно поразил экспонат под названием «наноалмазы». За стеклом лежали приличных размеров (до сантиметра в диаметре) кристаллы, ничем не объясняющие свою наносущность. И хотя подобный недочет в отсутствии пояснений к экспонатам можно списать на организаторов этой выставки, нанонаука и без наноалмазов остается наукой под вопросом. Ведь вклад в развитие этих технологий делает каждая из естественнонаучных областей, а придумать им наименование – не самое хитрое дело.
Да и как это ни удивительно, но нановыставка пользовалась популярностью куда меньшей, чем традиционные залы музея…
Но что же такое нанотехнология – технология или наука? Одним из аргументов в пользу научности этого направления служит появление новых качеств материалов при переходе в наномир. Но новые качества не дают права утверждать, что это непременно научное направление. С уменьшением размеров дискретность многих свойств так же очевидна, как дискретность атомов в ячейке кристалла в противовес сплошному объему его макроразмера.
Однако если научность нанотехнологии еще надо доказывать, то ее технологическое применение сомнению не подлежит. Начиная от атомно-силового микроскопа и продолжая до бесконечности, можно видеть, как миниатюризация в сфере прикладных человеческих задач дошла до наномасштабов. Но не естественный ли это ход человеческой мысли? Ведь когда-то не было и компьютеров, но сконструировав первый из них, люди продолжили совершенствовать эти счетные машины для своего удобства: современные компьютеры уже в сотни раз меньше своих прародителей, а по эффективности могут во столько же раз их превосходить.
Можно приводить различные аргументы в пользу характера нанонаправления. Но факты говорят сами за себя, достаточно обратиться к статистике наноисследований за прошедший 2009 год. Чего в этих исследованиях больше: науки или технологии?
По материалам электронного сайта www.nanometer.ru была составлена статистика работ в области нанотехнологий.
Как сказал Карл Дарроу [1]: «Назовем фундаментальными такие исследования, которые расширяют и продвигают теорию физических явлений», - и новости рассматривались, согласно следующему принципу: если в работе ученых предлагалось новое решение бытовых проблем (от новых чернил для принтера до наполнителя батареек), то она относилась к пункту «технология». В случае исследования фундаментальных свойств конкретного наноматериала или наночастиц, то это, несомненно, было названо «наукой».
Результаты оказались поразительными: все рассмотренные новости «наномира» распались на группы «технология» и «наука» в отношении 10:1. Получается, нанотехнология - это не область для фундаментальных исследований, а всего лишь разработка инноваций? А, может, наука – это теперь и есть лишь разработка технологических инноваций?
На что похожи новости мира нанотехнологий?
«Полупроводящие углеродные нанотрубки находят все большее применение в люминесцентных дисплеях и тонкопленочных транзисторах».
«Ультратонкие нанопровода, выращенные внутри нанотрубок, гораздо более стабильны, чем любые, полученные другими методами».
«Международным коллективом исследователей был предложен новый метод литографии, получивший название SAFLi. Предложенный ими метод может использоваться для получения периодических структур различной сложности».
«Наноэмульсии масло-вода, введенные в полимерную сетку, могут удалять грязь и налет на произведениях искусства».
«Вот и приходит зима, а с ней и гололед - но так ли он неизбежен... избавиться от этого неприятного явления помогут нанотехнологии, разработанные в Питтсбурском университете».
«Команда инженеров и искусствоведов из Вашингтонского университета разработала способ создания объектов из стекла с использованием 3D-принтера».
«Разработан квантовый чип на сто миллиардов спинов! - "Они быстро решают задачки, над которыми обычные машины думают миллиард лет". "С их помощью злоумышленники могут взломать любые военные шифры". Таков диапазон – от дифирамбов до страшилок – обывательских представлений о квантовых компьютерах. И хотя прикладных таких машин, считай, что и нет, эксперименты и исследования в этой области становятся всё интереснее и интереснее».
«Китайские ученые впервые создали топливную ячейку, в которой благородные металлы, в частности, платина, не используются в качестве катализатора. Предложенная технология значительно удешевляет такие ячейки. Секрет в том, что вместо кислотного полимерного электролита был предложен щелочной».
Стоит отметить, что новостей наномира из России либо вовсе нет, либо их процент ничтожно мал.
Переход к наномасштабам является естественным ходом развития физики, химии, биологии в силу совершенствования измерительных приборов. Однако существует мнение, что будущее этих наук - в объединении под названием «нанотехнологии». Соответственно специалистом будет считаться лишь тот, кто будет разбираться сразу во всем. Но стоит помнить об обратной связи количества и качества – и это уже должно насторожить. Классическая наука должна оставаться наукой. А совершенствование технологий должно проводиться в специализированных «технологических» институтах. Но когда таких институтов нет, то прикладными задачами начинают занимаются и в стенах классических университетов. Необходимо возобновлять деятельность конструкторских бюро, готовить высококлассных инженеров, обеспечивать их рабочие места новейшим оборудованием – и тогда станет, наконец, понятным назначение «нанотехнологии» и ее польза в жизни людей.
К сожалению, в России сейчас дела обстоят не так: в погоне за финансированием, которого так не хватает на фундаментальные исследования и которое чуть ли не пятидесятипроцентными объемами возвращается через налоги государству, научные коллективы готовы вставлять в темы своих работ приставку «нано».
Уже типична ситуация, когда руководитель сообщает научному коллективу, что для получения средств на исследования, нужно заниматься нанопроблемами.
Остается ожидать, что, подстроившись и под эту плачевную ситуацию, в отечестве появятся нанофизиологи, наноархеологи, наноанатомы… Какое же все-таки нанобудущее ждет нанонауку?
Литература
1. «Physics Today», 4, №11, 1951
