ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА ЦЕНТАВРЕ
В 80-е ученые пришли к выводу, что другого разума в галактике нет. Наша цивилизация выделяла огромное количество энергии (радиоизлучений), и ее без труда можно было засечь из космоса. Более развитая цивилизация, не сомневались эскулапы, должна выделять больше. Если земные радиотелескопы ничего не засекают, значит, более развитой цивилизации нет! Железную логику подточила нанокоррозия.
- Лампочка накаливания 80% энергии тратит на нагрев, - рассказывает Андрей Шубин. - С помощью нанотехнологий созданы "холодные" лампочки, с КПД приближающимся к 100%. Плазменные телевизоры и мониторы (результат нанотехнологий) почти не излучают энергию. Мы уже работаем над изобретением пленки со свойствами солнечной батареи. Прототипы есть. Как только она станет доступна по цене, ее натянут на крыши зданий - и в прошлое уйдут электростанции и генераторы. Лет через 30 земля совсем перестанет излучать энергию в космос. Напротив, будет впитывать солнечную. Нас, как и, возможно, другие более развитые цивилизации, не возможно будет засечь. Так что вопрос, есть ли жизнь на Альфе-Центавре, открыт.
НАНЫ ПРОТИВ ЧАЙНОВ
Увидев в наноскопе ген картофеля, люди "втиснули" в него звено, выделяющее токсин против колорадского жука, который взяли у природных паразитов этих насекомых, - получился геномодифицированный картофель. Аналогично родились: сверхурожайная соя, кукуруза, пшеница и сладкие голландские яблоки одинакового размера. Уходят в прошлое пестициды, потому что измененные растения сами в состоянии за себя постоять. Появляются сорта, совмещающие в себе лучшие качества плюс повышенную урожайность. Навоз как удобрение вот-вот станет историей. Как только удобрения, изготовленные с помощью нанотехнологий станут доступны по цене.
Современные лекарства и витамины, строительные и отделочные материалы, проводники и изоляторы, самолеты и автомобили, системы контроля качеств больше не существуют без нанотехнологий. Микроэлектроника уже стала наноэлектроникой. Нанолизация коснулась даже одежды....
- В 2001 году я был на конгрессе в Калифорнии. Крупная американская текстильная компания делилась опытом, - вспоминает Андрей. - Они говорили: "На наш рынок пришли китайцы и вдвое скостили цену на хлопчатую одежду. Мы тоже подешевели. Тогда китайцы еще "упали". Мы внедрили нанотехнологии. В результате появилась синтетическая ткань, совмещающая в себе лучшие качества хлопка и синтетики. Наши продажи восстановились, и даже без демпинга".
ЛУНА НА НАНАХ
Однако самые большие надежды нанотехнологов - на полимеры. Все знают: если смешать полимер и кирпичный бой, получится грязный полимер. Никто не знает что получится, если смешать наночастицы кирпича и полимера. Свойства материалов при этом меняются непредсказуемо. Хрупкое становится эластичным. Рыхлое выдерживает взрыв осколочной гранаты, изолятор проводит ток, получая его из солнечного света. Почти обычный каменный уголь может превратиться в сверхпрочную обшивку космического корабля...
Как только люди придумают полимер со свойствами металла, космос станет коммерческим. Проблема в тяжести. Носитель сегодня выводит на орбиту себя, корабль и несколько процентов полезного груза. 10 лет назад вопрос казался тупиковым. Сегодня - нет. Одна из кристаллических решеток углерода - нанотрубки. Их прочность в десятки тысяч раз превосходит все известное. Научимся пронизывать нанотрубками полимер - получим легкий огнеупорный материал для космоса. Откладываешь пару миллионов долларов - и ну на Луну на нанах.
машина творчества
Произойдет это вот-вот. Нанотехнологии ускорили научные открытия в сотни раз. Творческий поиск теперь ведет машина синтеза, способная подбирать вещество под заданные параметры. В ней сто реакторов, где вещества смешиваются на наноуровне в разных пропорциях и композициях. Смешались. Подключаем наноскоп. На кремниевую пластину наносим по капле каждого образца. Изучаем. Если одно из веществ перспективно, машина смешивает новые образцы вокруг его пропорций. Субстанция с заданными свойствами синтезируется за несколько месяцев вместо 20 лет. Так работает вся западная фармакология. Так уже учатся получать новые полимеры.
НА ТРОИХ
Исследования в нанотехнологиях стоят миллиарды. Их результат, как у любых исследований, не гарантирован. Чтобы разделить пилюлю цены европейцы реализуют особую формулу.
- Мы входим в DPI вместе с Шелл, Филипс и десятками других компаний, - рассказывает Андрей. - Захотелось кому-то из игроков получить солнечную батарею на полимерной основе. Он сообщает остальным членам DPI. К нему присоединяются желающие и скидываются. Потом отдают исследовательский фонд лучшим ученым в области. Если результат есть, он будет принадлежать всем акционерам фонда. Если нет - затраты каждой компании сокращаются в несколько раз.
Инициатива промышленников - не панацея. Многие нанотехнологии разработаны по заказу отдельных государств или их консолидаций. Сейчас идет 7-я нанотехнологическая инициатива Евросоюза. В ее рамках Андрей Шубин лично курирует проект создания сверхмалого носителя информации. Посредством записи наночастицами 1 бит информации необходимо уместить на 5 нанометрах. Если задачу решить, обычного размера цифровой диктофон сможет записывать сто лет без перерыва. А труд всей жизни самого неугомонного папарацци не заполнит одной мобильной карты памяти.
ГРАМЗАПИСИ БОГА
Ученые давно пытались увидеть кристаллическую решетку урана или вирус СПИДа, но не могли. Оптическому микроскопу доступны подробности размером 200 нанометров (дальше - дифракция). Электронный микроскоп видит мельче, но дорого стоит (порядка миллиона долларов), и все, на что смотрит, разрушает (если живое - убивает).
Прибор, изобретенный в 1981 году, сложен и прост. Называется - туннельный микроскоп. Вот принцип его работы. Если поднести острую проводящую проволочку к проводящей же поверхности на расстояние 1 нанометр и приложить разность потенциалов, возникнет ток квантовой природы. Если проволочку отодвинуть на пол нанометра, ток изменится во много раз. Если проволочку вести над образцом, можно получить на мониторе все ее движения, а значит, ландшафт поверхности с наноразрешением.
Через четыре года появился усовершенствованный аппарат. Его рабочий узел похож на головку винилового проигрывателя с иголочкой в 10 нанометров кривизны. Эта игла закреплялась на конце тонкой гибкой пластины перпендикулярно ей (контеливер). Игла ползла по образцу, компьютер чертил ландшафт.
В современных аппаратах игла также закреплена на конце длинной гибкой пластины, только пластина теперь вибрирует с высокой частотой (зондовая микроскопия). Крохотные поверхности обстукиваются, точнее сказать, пальпируются острием в один атом. Одновременно компьютер исследует каждое касание иглы на проводимость, твердость, залипание (адгезию) и множество других характеристик.
- Теперь можно не просто видеть образец на уровне элементарных частиц (иммуноглобулины, клетки, ДНК, кристаллические решетки и пр.), но даже рассматривать жидкое вещество, видеть живые клетки, бактерии и вирусы, при желании, в диапазоне от -30 до +300 градусов Цельсия.
ЗАВТРА РУССКОЙ НАНЫ
Толщина человеческого волоса около 40 микрон, то есть 40 тысяч нанометров. Уже завтра на срезе этого волоса можно будет создать радиоприемник. А сегодня люди рассматривают кристаллическую решетку углерода, где расстояние между атомами равно 0,24 нанометра или 2,4 ангстрема. Больше того, люди могут менять ландшафт поверхностей на наноуровнях. С помощью прибора, созданного в подмосковном Зеленограде русскими учеными, фирмой НТ-МДТ.
- Как пришла эта идея? - переспрашивает Андрей. - От голода. Наш генеральный, Виктор Быков, до перестройки заведовал молекулярной лабораторией. СССР рухнул, а людей надо кормить. С компаньонами собрали 5 тысяч долларов. Организовали коммерческую компанию МТ-НДТ. Из множества проектов выжили наномодифицированные витамины и прибор для наноисследований - атомно-силовой микроскоп.
Микроскоп сделали и повезли подальше от брендовых производителей, в Китай. "А-а-а, это те самые русские, которые нам МИГи без инструкции продают", - встретили ученых китайцы и не стали покупать микроскоп. Тогда Виктор Быков синтезировал затратный, но единственно правильный маркетинговый ход. К русским наномикроскопам стал прилагаться безлимитный сервис. Продукцию повезли уже не в Китай, а в Европу. Где американские производители появлялись с бумажным проспектом, русские тащили 200 кг аппаратуры для демонстрации. Открыли единственный в своем роде онлайн сервис. Выезжали по любому требованию. В итоге к 2004 году 5 тысяч долларов превратились в 5 миллионов, а НТ-МДТ из бюджетной ниши перебрались в бизнес категорию и даже в ВИП. Дальше - больше. Выпустили эксклюзивную зондовую нанолабораторию "ИНТЕГРА" - платформу и восемь модулей. Сменой модулей на платформе можно получать восемь известных сегодня наномикроскопов высшего качества: Прима, Терма, Аура, Томо, Спектра и так далее. При мировых ценах на продукцию НТ-МДТ "Интегра" обходится в несколько раз дешевле восьми разных наноскопов. Ее приобрели институты и лаборатории во всем развитом мире и большинстве развивающихся стран.
И вот передо мной очередной ребенок НТ-МДТ со своими вакуумными камерами, манипуляторами и лазерами. Хромированный станок размером с кухню и ценой 3 миллиона долларов. Уже представленный президенту и министрам. Уже объехавший несколько международных выставок и произведший там зависть и фурор. Сделанный в стране, последней принявшей наноинициативы, но совершивший революцию среди стран-корифеев. Станок, который, по словам Андрея, Запад повторит только года через два. Открывающий еще одну ступень в наноэру, где нас ждут доступный космос и умные антивандальные покрытия для автомобилей.
- Думаете, Россия сможет догнать Америку в нанотехнологиях? - не сдержал я патриотизма, глядя на этот станок.
- Слишком велика дистанция, - вернул меня на землю Андрей, и тут же засомневался он. - Хотя, если совершить революционное открытие.... Внедрить в вузах специальное образование.... С поддержкой-то правительства - очень может быть. Наш генеральный директор профессор Быков на большее рассчитывает. Ставит целью создать русский Hewlett Packard в области научного приборостроения.
15:06
Два Героя на волнах
