NanoWeek #6: 18 - 24 февраля 2008

nanoWeek

Уважаемые читатели!

Основное событие прошедшей недели – ряд фундаментальных исследований в области материаловедения. Без этой базы знаний и речи быть не может о «упорядоченных» нанотехнологиях. Точная постройка сложных трехмерных атомарно упорядоченных структур – «хрустальная мечта» любого нанотехнолога, поэтому научно-инструментальная база для достижения подобных целей должна все время совершенствоваться.

Другое, не менее важное событие – формирование сети российских нанопредприятий – Национальной нанотехнологической сети. Будем надеяться, что на этом нано-глобализация не остановится, и вскоре мы увидим сотрудничество предприятий с институтами и исследовательскими центрами.

Итак, мы начинаем обзор недели с 18 по 24 февраля 2008 года!


Материаловедение

Главнейшим событием прошлой недели стало измерение силы, необходимой для отрыва единичного атома от кристаллической поверхности . Это удалось ученым из IBM в сотрудничестве с коллегами из Университета Регенсбурга, Германия.

atomic_force7_0.jpgИзмерение силы отрыва атома

«Результаты наших исследований обеспечивают фундаментальную базу знаний для дальнейшего производства на молекулярном уровне, а также открывают путь к созданию устройств памяти нового типа», – говорит Андреас Хайнрих, ведущий ученый в области сканирующей туннельной микроскопии в Almaden Research Center. – «Одна из наших задач – сделать IBM первой компанией, производящей упорядоченные наноконструкции».

В статье “The Force Needed to Move an Atom on a Surface”, ученые показали, что для отрыва атома кобальта от гладкой платиновой поверхности необходимо минимум 210 пиконьютонов (пН), а для отрыва того же атома от медной поверхности – всего 17 пН.

Производство действительно наноструктурированных объектов – задача достаточно сложная, и она потребует от ученых точного знания механики и физики наномира. Без этого можно даже не надеяться увидеть наноассемблеров и другие не менее сложные устройства.

Ученые из Политехнического Института Ренсслеера создали новый тип жидкой суспензии с наночастицами , которая показала хорошую стабильность в магнитном поле. Работа с миниатюрными объемами жидкости давно интересует ученых, работающих с МЭМС и лабораториями-на-чипе. Для того, чтобы эффективно управлять свойствами жидкости, ученые из Ренслеера растворили в ней наночастицы теллурида висмута.

Основное достижение ученых состоит в том, что теперь можно заставить воду перемещаться по капиллярам без необходимости установки микронасосов. Управляя протоком электромагнитным полем, ученые всегда смогут либо «затормозить» ее ход, либо изменить его на противоположный.

НаноштопорыНаноштопоры

Китайские исследователи выяснили, как образуется новый материал , содержащий углеродные «штопоры». Такие структуры получают на железных иглах методом MPCVD (осаждение из паровой фазы при помощи микроволновой плазмы) из метана. Авторы работы считают, что решающую роль в образовании таких структур играет твердофазное состояние катализатора – частиц карбида железа Fe3C.

Наноштопор состоит из трех частей. В нижней части у него имеется стержневидный участок, далее идет спираль, а на конце располагается частица катализатора. По данным электронной дифракции и локального анализа состава частица является карбидом железа – цементитом Fe3C. Были определены кристаллографические индексы граней, образующих кристалл, и его форма. Кроме того, на верхних гранях частиц был обнаружен поликристаллический слой, имеющий иной состав (что может говорить о наличии жидкости в процессе роста).

Частицы катализатора имеют 6 граней. Рост происходит на двух из них. Предполагаемый механизм роста определяется как пар-жидкость-кристалл-кристалл. Сначала образуется капля катализатора и происходит рост стержневидной части. В какой-то момент в нижней части капли кристаллизуется частица Fe3C. Капля продолжает поглощать углерод из газовой фазы (CH4), который потом диффундирует по граням кристалла карбида железа. Рост на различных гранях кристалла катализатора протекает с различными скоростями (и это, видимо, зависит от того, какие из нижних граней получились больше), что приводит к закручиванию стержня в спираль.


Нанобиотехнологии

Весной этого года в телеэфире будет показан документальный фильм , впервые затрагивающий модную ныне тематику нанотехнологий – «Наномедицина. Видовой предел человека».

Авторы и участники проекта сосредоточили свои усилия на наиболее гуманном и актуальном для всех и каждого аспекте нанотехнологий, а именно на новых возможностях медицины и здравоохранения. Наномедицина избрана темой первого фильма, поскольку именно в этой области достижения ученых России очевидны. Препараты основанные на коротких белках, пептидах, уже почти 30 лет применяются. Ни у кого в мире нет такого опыта, как у наших первопроходцев из Санкт-Петербурга. То, что удалось им достойно восхищения. Встречи с такими людьми самое большое удовольствие во всей работе документалиста.

К счастью понимание того, что достижения наших ученых представляют интерес для широкой публики, стало очевидно и руководителю телеканала «Россия» Сергею Шумакову, который активно развивает научно-познавательные проекты на главном телеканале страны. Эта тенденция вселяет надежду. С точки зрения кинопрофессионала «наномир» вообще очень интересен, ведь процессы, происходящие в этом мире никак не увидеть — только в кино.

labonchip_0.jpgЛаборатория-на-чипе

Благодаря нанотехнологиям, на основе тонких пленок можно создать имплантируемые аптеки-на-чипе , с помощью которых приложением электрического поля можно распределять лекарства по необходимости, а не в зависимости от того, когда вспомнит пациент.

Эти имплантанты могут также локазизоваться непосредственно в том месте, где это необходимо, например, автоматически поставлять противораковые лекарста в области хирургического вмешательства в момент, когда этот умный чип почувствует, что новообразование начинает расти.

Тонкие пленки управляются непосредственно приложенным электрическим полем. Раздача лекарств, которые необходимы, происходит точно тогда, когда и где это необходимо.

Пленки толщиной 150 нм изготавливаются из попеременных слоев отрицательно заряженного пигмента и положительно заряженных молекул лекарства (или нейтральных молекул лекарства, вставленных в положительно заряженные молекулы-носители). Когда внешнее электрическое поле прикладывается к пленке, отрицательно заряженные слои пигмента теряют свою полярность, вызывая их растворение и освобождая таким образом лекарство, находящееся под этим слоем. Точно подбирая параметры переменного тока, можно прецизионно регулировать требуемое количество лекарств.

Инженеры-биомедики Детского госпиталя, работая совместно с физиками Гарвардского университета, продемонстрировали наночастицы, которые могут связываться с той же ячейкой рецептора , как это делают лекарства, и привести к тому же эффекту в присутствии магнитного поля, но уже без побочных последствий, возможных в фармацевтике.

Они запрягли биологическую систему управления. И теперь ученые могут ею управлять с помощью магнитных полей. Специалисты по инвазивной терапии отметили, что магнетизм участвует в управлении биологическими процессами, обычно контролируемыми гормонами. Новая наука, названная изобретателями нанобиотехнологией, изучает возможность управлять биологическими процессами на клеточном уровне с помощью наномагнитов. До сих пор это было возможно только фармацефтически при почти неизменном появлении отрицательных побочных эффектов.

Наночастицы, используемые в исследованиях, имели диаметр 30 нм с сердечником в 5нм и были покрыты антигенами, которые могли связаться только с ячейками-рецепторами, имеющими особые антитела. Наночастицы не проявляют себя, пока не будут активированы внешним магнитным полем, которое побуждает их собираться в кластер, как бы иммитируя лекарственный эффект и тем самым запуская каскад биохимических сигналов внутри клетки. Специфичные эффекты позволяют вскрывать в клетках поры, через которые внутрь проникает кальций и вызывает сигнал, распространяющийся дальше по нерву. Ученые намерены использовать этот метод для контроля над физиологическими процессами, такими как ритм сердца и другие мышечные сокращения.


Наноэлектроника

Для практического использования полупроводниковых наноструктур в различных электронных устройствах необходимо научиться добавлять в полупроводники донорные и акцепторные примеси так, чтобы они были однородно распределены на масштабе нескольких нанометров, и чтобы при этом можно было с хорошей точностью контролировать их концентрацию. Известные методы, такие как ионная имплантация и твердотельная диффузия, не позволяют этого добиться.

Cотрудники University of California at Berkeley и Lawrence Berkeley National Laboratory предложили новый способ нанолегирования кремния . Он заключается в следующем. На поверхность кристалла Si наносят монослой органических молекул, содержащих атомы легирующего элемента (например, бора при дырочном легировании или фосфора при электронном легировании).

Толщина такого монослоя составляет около 1 нм. Затем проводят быстрый (несколько секунд) термический отжиг при температуре около 1000 ºС, в результате чего молекулярные структуры разрушаются, и примесные атомы проникают в Si. Профиль распределения примесей по глубине регулируется температурой и длительностью отжига, а их концентрация – химическим составом материала монослоя и размером его молекул.

Прозрачная солнечная батареяПрозрачная солнечная батарея

Предполагается, что для более эффективного использования солнечной энергии можно создать устройство, состоящее из нескольких слоёв , каждый из которых поглощал бы только в определённой области спектра, оставаясь при этом прозрачных для остальных длин волн. Таким образом, солнечный свет, пройдя несколько таких слоёв, будет способен практически полностью превратиться в электрическую энергию.

Для изготовления таких батарей недавно был предложен новый процесс ламинирования. Он позволяет не только максимально упростить изготовление солнечных батарей, но и решить важнейшую задачу – обеспечение механического и электрического контакта между активным слоем и катодом.

Проведённые исследования показали, что полученные таким образом батареи конкурентно способны по сравнению с солнечными батареями, изготовленными по обычной технологии. Авторы работы уверены в том, что развитие данного технологии получения солнечных батарей позволит не только значительно уменьшить их стоимость, но и создать солнечные батареи с высокой прозрачностью для применения в самых различных отраслях науки и техники. Возможно, что именно этот метод станет основным для получения дешёвых, прозрачных и гибких солнечных батарей.


Бизнес

Абу Даби обещает ввести в дело 15 млрд. долл. в возобновляемую энергетику – Солнце, Ветер и Водород.

Эмираты хотят захватить лидерство в области чистых энергетических технологий. Заявление об этом сделал генерал Sheikh Mohammed bin Zayed Al Nahyan, крон-принц Абу Даби и заместитель командующего армейскими силами ОАЭ в январе с.г. на всемирном саммите, посвященном будущей энергетике. В саммите приняли участие 3000 делегатов из более чем 200 энергетических компаний мира (среди других BP, Shell, Standard Chartered, Merrill Lynch, Barclays Capital, Aldar, Total, Dolphin Energy, International Power, Occidental и Oerlikon).

Коалиция более 40 инвесторов США и Европы (включая American Airlines, Coca-Cola, Dell, Ford, General Motors, Macdonalds, Sun Microsystems), владеющие в сумме 1,75 трлн. долл. активами, 18 февраля с.г. также заявила об инвестировании 10 млрд. долл. в «чистые технологии» в течение ближайших 2-х лет. Рынок флэш-памяти переживает в последние годы явный подъем – об этом говорят и цифры аналитических отчетов, подготовленных компанией iSupply.

Согласно аналитикам, в 2007 году объем рынка NAND-памяти вырос по сравнению с 2006 годом на 12,5%, благодаря чему всем ведущим производителям удалось увеличить доход с изготовления и продаж флэш-микросхем. Особенно удался год для компаний Intel, Micron, Toshiba и STMicroelectronics, которые увеличили выручку на 270%, 140%, 45% и 20% соответственно.

Несмотря на это лидером рынка вновь является компания Sumsung, которой принадлежит 42,1% всего рынка флэш-памяти. Неудачниками прошедшего года стали Renesas и Qimonda, прибыль которых снизилась на 65% и 83,9% соответственно.

Cyber Towers IT ParkCyber Towers IT Park, Hyderabad

Полупроводниковое производство в индийский Fab City (вблизи Хайдерабада) начало развиваться в 2006 г. после инвестиций компанией SemIndia 3 млрд. долл. в строительство современной фабрики по выпуску кремниевых подложек. Дополнительно в строительство 1,1 млрд. долл. (в течение 10 лет) вкладывает и компания Solar Semiconductor Ltd.

Недавно индийское правительство одобрило предложение пяти компаний принять участие в проектах развития Fab City, в основном, в направлении исследований и разработок в области солнечной энергетики. На первом этапе выполнения этих проектов будет освоено и запущено производство солнечных элементов и солнечных панелей, а на втором этапе планируется достичь емкости производства с общей мощностью, генерируемой изготовленными солнечными ячейками, до 1 ГВт в год (для сравнения, производительность сегодняшних фабрик составляет десятки МВт в год).

В стадии активного рассмотрения правительством Индии находятся еще 5 проектов в области солнечной энергетики с суммой инвестиций между 6 и 7 млрд. долл., предлагаемые следующими индийскими компаниями: Chandradeep Solar, Neotech Solutions, Photon Energy Systems, Surana Ventures и RamTerra Solar Pvt. Ltd.

Среди других заинтересовнных компаний — индийский гигант по производству бытовой электроники Videocon (возможны инвестиции в объеме 250 млн. долл.) и Hindustan Semiconductor Manufacturing Company (HSMC), которая является партнером немецкой Infineon Technologies AG. HSMC готова вложить до 1 млрд. долл. в производство чипсетов для мобильных телефонов, автомобильной электроники и смарт-карт.


События

На «правительственный час» 218-го пленарного заседания Совета Федерации, которое состоится 19 марта, для информации «О ходе реализации стратегии развития нанотехнологий в Российской Федерации» приглашены вице-премьер Сергей Иванов и министр образования и науки Андрей Фурсенко.

Ананян Михаил АрсеновичАнанян Михаил Арсенович

Об этом сообщила 20 февраля на пленарном 217-м заседании верхней палаты вице-спикер Светлана Орлова. Проведение «правительственного часа» по указанной теме поддержали единогласно 104 сенатора.

В Торгово-промышленной палате Российской Федерации состоялось совместное заседание Национальной ассоциации наноиндустрии и Подкомитета по индустрии наносистем и материалов Комитета ТПП РФ по научно-техническим инновациям и высоким технологиям.

По словам И.Гореловского, важнейший шаг в данном направлении уже сделан. В апреле 2007 года Президент России утвердил инициативу «Стратегия развития наноиндустрии». Она предусматривает формирование инфраструктуры Национальной нанотехнологической сети (ННС), обеспечивающей концентрацию ресурсов на приоритетных направлениях исследований и разработок, повышение эффективности работ и уровня их координации, создание благоприятных условий для ускоренного введения в хозяйственный оборот новой конкурентоспособной продукции нанотехнологий. Одновременно Президент России принял решение о создании «Российской корпорации нанотехнологий», в управление которой передано свыше 130 млрд. рублей. Они будут распределяться в соответствии с регламентом, утвержденным Правительством РФ.

Председатель Подкомитета по индустрии наносистем и материалов Комитета ТПП РФ по научно-техническим инновациям и высоким технологиям, генеральный директор ЗАО «Концерн Наноиндустрия» Михаил Ананян проинформировал участников заседания о том, что 15 января 2008 Федеральная регистрационная служба внесла в Единый государственный реестр юридических лиц некоммерческую организацию «Национальная ассоциация наноиндустрии» (НАН). Ее учредителями являются 21 российское предприятие.

На заседании в члены НАН были приняты 19 новых организаций. В настоящее время еще более чем 100 организаций обратились с просьбой о принятии в Национальную ассоциацию наноиндустрии. Было решено, что этот вопрос будет решен к следующему заседанию членов НАН.

На заседании было избрано Правление НАН в количестве 11 человек. Председателем Правления, президентом НАН избран М.Ананян, исполнительным директором – Игорь Наливкин. Также была избрана ревизионная комиссия в составе трех человек. Утверждены положения о порядке вступления в НАН, вступительных и членских взносах, проект сметы расходов Национальной ассоциации наноиндустрии на 2008 год.

А генеральный директор ГК «Роснанотех» Л.Б. Меламед посетил выставку Nano Tech 2008 , которая прошла с 13 по 16 февраля 2008 года в г.Токио, Япония. В рамках визита делегации корпорации в Японию был проведен ряд встреч с официальными представителями научно-исследовательских институтов, государственных организаций, а также частных компаний, на которых обсуждались направления сотрудничества России и Японии в области нанотехнологий.

Посольство России в Японии по случаю визита делегации ГК «Роснанотех» организовало официальный прием, в котором приняли участие официальные представителей ведущих японских организаций в сфере нанотехнологий.


Итак, наш шестой выпуск подошел к концу!

Напоминаем, что если у вас есть какие-либо замечания или пожелания насчет состава рубрик или того, что бы вы хотели видеть в следующих выпусках – пишите !

До встречи через неделю!

Составитель – Свидиненко Юрий

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)


Категории статьи