.jpg)
[395]
Те, що сенсаційні повідомлення з переднього краю науки все частіше стосуються розробок саме у царині наночасток, уже давно нікого не дивує. Остання: американські вчені з Університету Райс та Інституту нанонауки й нанотехнологій імені Ричарда Смайла створили новий антирадіаційний препарат NTH (Temata). Завдання препарату – боротися з вільними радикалами, що руйнують клітини організму й порушують фізіологічні процеси. Попри те, що в Сполучених Штатах давно не спостерігалося аварій, пов’язаних із ядерним забрудненням довкілля, Міністерство оборони США негайно виділило грант на 50 мільйонів доларів на подальші дослідження. До речі, перші досліди в галузі антирадіаційних засобів на основі нанотехнологій належать українським ученим, які почали їх розробляти одразу після аварії на ЧАЕС. [393]
Футурія на Різдво
Нанонаука з’явилася на межі фізики, хімії, матеріалознавства, біології, електронної та комп’ютерної техніки й особливо інтенсивно розвивалася в останні 15-20 років. Вона займається нанорозмірними об’єктами, – в діапазоні від 100 нм до часток нанометра. Верхня межа цього інтервалу умовна, нижня визначається розмірами атомів і молекул. Для прикладу, – товщина людської волосини десь 50000 нанометрів.
Початком нанонауки можна вважати грудень 1959-го р., коли Нобелівського лауреата з фізики Ричарда Фейнмана запросили зробити доповідь на Різдвяному обіді Американського фізичного товариства Каліфорнійського технологічного інституту. Свою лекцію пан Фейнман з притаманною фізикам-теоретикам дотепністю назвав «There’s plenty room at the bottom» («Знизу – повно-повнісенько місця»). Йшлося про грандіозні перспективи, що обіцяє виготовлення матеріалів на атомно-молекулярному рівні.
Це було запрошення в новий, ще незнаний світ, справжня футурія з небаченими раніше можливостями. Вчений доводив, що нні чинні закони фізики не забороняють конструювати на рівні атомів і молекул. Він підкреслив також необхідність створення робочої і вимірювальної апаратури, яка б могла працювати з такими малими об’єктами.
Лише у 80-х роках минулого сторіччя в дослідників з’явилася апаратура, про яку мріяв Фейнман: сканувальні атомно-силові й тунельні електронні мікроскопи. Паралельно високого прогресу досягла обчислювальна техніка – це дозволило моделювати у наномасштабі.
Нанолікарі й нанобібліотеки
За прогнозами провідних учених світу, образ XXI сторіччя формуватимуть саме нанотехнології, так само як відкриття атомної енергії і винахід лазера визначили обрис XX-го.
Наприкінці грудня минулого року Бі-Бі-Сі повідомило, що завдяки нанотехнологіям ізраїльські вчені розмістили весь текст Старого Заповіту (300000 слів) на мікрочипі розміром менше кінця голки. А це означає, що бібліотека Конгресу США чи наша ім. Вернадського може поміститися в гаманці. Не за горами створення нанороботів-лікарів, які «житимуть» в організмі й доставлятимуть наноліки у пошкоджені органи. А за допомогою наноелектродів уже зараз покращують якість життя недужим на хворобу Паркінсона.
У Японії почали шити одяг із тканини, яка захищає не тільки від холоду та спеки, але й від вірусів, алергенів, і, до того ж, зовсім не забруднюється. Вчені обіцяють через 10 років завдяки нанотехнологіям перетворювати питну воду на улюблені напої чи страви, позбавити людство від карієсу та СНІДу й досліджувати міжзоряні світи за допомогою «розумного» нанопилу – десанту керованих із Землі мікрочипів.
Національні програми з нанотехнологій провадять 50 країн світу. В лідерах США, Японія, Велика Британія, Німеччина й Китай. Україна такої програми не має, хоча передумови до того склалися 30-40 років тому, коли навіть ще не було префіксоїда «нано».
Більше двадцяти українських інститутів проводили тоді дослідження, які на сьогодні реально відповідають сучасному уявленню про нанонауку. Це були роботи в галузі мікроелектроніки, фізики й хімії поверхні, тонкоплівкових і порошкових технологій, атомних і молекулярних моношарів, з’єднання і зварювання елементів конструкцій, фізики й хімії колоїдів, сорбентів різноманітного призначення.
[391][392][394]
КОМЕНТАР
Анатолій Шпак
перший віце-президент, головний учений секретар НАНУ, директор Інституту металофізики ім. Г.В.Курдюмова, академік, професор.
.jpg)
Власну нанопрограму підтримуємо, щоб не відстати від світу
Нанотехнології можуть бути не менш небезпечними, ніж ядерні й космічні. Тут потрібна неабияка обережність, бо є елементи біоетики й просто етики, які необхідно враховувати. Для нас найголовніше – мати сучасне обладнання, а воно дуже дороге. Наприклад, перша наноініціатива США 2000 року коштувала $800 млн дол, зараз мова йде про мільярди. Нам це важко уявити, бо, по суті, ми фінансуємо свою нанопрограму з базового бюджету НАНУ, тобто відщипуємо від усіх, аби не відстати в цьому напрямку, зберегти наукові школи й підтягнути молодь.
КОМЕНТАР
Жорес Алфьоров
віце-президент РАН, лауреат Нобелівської премії 2000 року з фізики, академік
.jpg)
Наноелектроніка – це подальша інформатизація суспільства
Колись мікроелектроніка змінила соціальну структуру суспільства, зробивши його інформаційним. Наноелектроніка, що базується на науковому прориві в квантовій фізиці, змінить наше життя таким же чином. Наступним етапом будуть уже не мільйони, а мільярди електронних компонентів на площині в декілька квадратних сантиметрів. І квантовий нанокомп’ютер, що складатиметься лише з сотні атомів, уже не здається фантастикою. Головне зараз – і в Росії, і в Україні не втратити наукові школи.
СЛОВНИЧОК
НАНО– (з грецької nάnos – карлик) – префікс для утворення назви частки одиниці (наночастки), що дорівнює одній мільярдній частці одиниці. Позначки: н, n. Один нанометр – одна мільярдна частка метра. 1 нм = 10-9 м.
ТИМ ЧАСОМ
Що вже зроблено
Сьогодні на основі нанотехнологій створено нові лазери й зносостійкі головки магнітних дисків, високоселективні наноструктурні каталізатори, нанопокриття лопастей гвинтокрилів, присадки до ракетного палива, лаки й фарби.
Виготовлені з застосуванням нанотехнологій речовини вже працюють:
– в енергетиці (ультрадисперсне ядерне паливо, матеріали для сонячної енергетики, хімічні джерела живлення, генерування електроенергії з будь-якого органічного палива з ККД 60–70%),
– у створенні нових поколінь авіаційно-космічних апаратів (легкі жароміцні матеріали, системи живлення, орієнтації й управління),
– у засобах наземного й супутникового зв’язку та інформації (інформаційно високоємні наноелементи),
– у нових системах безпеки й оборони (засоби виявлення й розвідки, роботизоване озброєння),
Електроніка наближається до такого рівня мініатюризації, коли робочими елементами інтегральних схем будуть спеціально синтезовані молекули. До речі, монітори товщиною менше 0,5 мм уже існують.
ПЕРШІ ФОТО
Наночастки полімерів золота (розміром у кілька мільйонних міліметра кожна) збираються у сферичну структуру. Це одне з перших фото, яке зафіксувало успіх американського хіміка Чада Міркіна. Якщо лабораторія Міркіна навчиться повноцінно контролювати структурування наночасток, цю технологію можна буде використовувати для виробництва комп’ютерних чіпів або точкової доставки ліків в організмі.