Погоня за «внутренним огнем»

В петербургском НИИ «Прометей» открылся наноцентр

Слово «нанотехнологии» сегодня у всех на слуху. Напомним, что этот термин подразумевает такие технологии, в которых работа с веществом ведется на атомном уровне. Традиционные методы производства имеют дело с порциями вещества, состоящими из миллиардов и более атомов. Переход от манипуляции с веществом к манипуляции отдельными атомами – это качественный скачок, обеспечивающий беспрецедентную точность и эффективность.

Павел Кузнецов – руководитель «Наноцентра Прометей»

Все началось с микроскопа

Первый инструмент для манипуляции атомами – туннельный микроскоп – появился в 1981 году. Оказалось, что с его помощью можно не только «видеть» отдельные атомы, но и собирать из них все, что угодно: электронные схемы, элементы которых состоят из нескольких атомов, механизмы и роботов размером с молекулу… Развитие подобных, как теперь принято говорить, инноваций может оказать огромное влияние на экономику и общество в целом.

Практически все, что необходимо для жизни и деятельности человека, может быть изготовлено молекулярными роботами непосредственно из атомов и молекул окружающей среды. Даже продукты питания могут быть созданы из почвы и воздуха – точно так же, как их производят растения, а кремниевые микросхемы – соответственно, из песка. Такое производство будет гораздо рентабельнее и экологичнее, чем любое из ныне существующих, при этом человечество получит комфортную среду обитания. Наиболее оптимистичные прогнозы предрекают homo sapiens полное слияние с окружающим миром в единый разумный организм.

Пока все это похоже на сюжеты фантастических романов. Но все же кое-что уже становится реальностью. И эта реальность даже прописана в государственном документе – федеральной целевой программе «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 – 2010 годы», утвержденной правительством в августе 2007 года.

Программой этой заявлено приоритетное развитие таких отраслей, как наноэлектроника, наноинженерия, высокочистые наноматериалы, конструкционные наноматериалы, наноматериалы для энергетики, космической техники, биотехнологий, систем безопасности. «Прометею» досталось такое направление, как конструкционные наноматериалы. Можно сказать, что, подобно тому, как древнегреческий бог Прометей даровал людям тайну огня, названный в его честь НИИ «Прометей» призван проникнуть в тайны «внутреннего огня», содержащегося в недрах материи.

Пластичные, легкие и прочные

В «Прометее» будут проводить исследования по разработке материалов с уникальным сочетанием свойств: пластичные, легкие и прочные. Ученые займутся экспертизой новых состояний материалов, используя современное диагностическое, метрологическое и научно-технологическое оборудование, которое позволит осуществлять конкурентоспособные разработки, готовые к продаже как на внутреннем, так и на внешнем рынках. Напомним, что «Прометей» в 2009 году отметит свое 70-летие.

Со времени своего основания институт знаменит созданием уникальных сверхпрочных материалов для танков, для подводного и надводного флотов страны. Сегодня многолетний опыт научного заведения направлен на создание сверхпрочных материалов для обустройства морских сооружений в Арктике – морских буровых установок, способных функционировать в экстремальных условиях. Здесь ведется разработка высокопрочной стали для труб большого диаметра, необходимых для строительства протяженных магистральных газопроводов и нефтепроводов.

К современным металлическим материалам предъявляются все более повышенные требования, такие как прочность и ударная вязкость при низких температурах, например для работы в условиях Крайнего Севера. Необходимы новые потребительские свойства по коррозионной стойкости, эксплуатационной надежности и др.

Развитие производства наноструктуированных материалов, разработанных в «Прометее», взял на себя череповецкий металлургический комбинат «Северсталь». Сегодня средства, вложенные в новые разработки, полностью себя оправдали и окупились. Так, 200 млн рублей, инвестированных из федерального бюджета в государственную программу «Металл», за счет объема продаж вернулись в казну в двукратном размере. Таким образом, материалы, созданные по новым технологиям, приносят государству доход и позволяют более существенно финансировать фундаментальные исследования.

Следующим этапом в наноразработках будут сверхлегкие и сверхпрочные материалы для подводных аппаратов, материалы для получения, хранения и использования водорода в альтернативной энергетике. Ведутся также работы по конструированию материалов из порошков с помощью лазера и по созданию искусственных мозаичных сплавов из порошков различных металлов. Магнитные, электромагнитные и рентгенозащитные экраны помогут защитить человека от электромагнитного излучения, а вибропоглощающие и звукопоглощающие покрытия и композиты обеспечат защиту от вибраций и шума.

Кадры и приборы

Для выполнения всего намеченного нужны грамотные инженерные кадры. Вот почему участниками федеральной целевой программы являются ведущие вузы северной столицы: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», Государственный институт точной механики и оптики, Государственный горный институт им. Г. В. Плеханова, Государственный политехнический университет.

Специалисты наноиндустрии должны владеть комплексными знаниями. Например, чтобы с помощью лазера нанести на материал покрытие из порошка, обеспечив спекание и сцепление частиц таким образом, чтобы получить наноструктурное покрытие с определенными свойствами, нужно быть лазерщиком, материаловедом, химиком, программистом одновременно.

Специалисты ЦНИИ КМ «Прометей» констатируют, что большая часть оборудования для наноразработок приобретена за рубежом – пока там создавали базис нанотехнологий, Россия боролась с кризисом, поэтому сегодня приходится догонять западных ученых. Западная промышленность уже давно занимается производством подобного оборудования, вкладывая огромные средства в развитие приборной составляющей. Теперь развитые страны и работают на приборах нового поколения, и успешно продают их по всему миру.

Ряд экспертов предупреждают о возможной угрозе грядущим поколениям не только со стороны генетически модифицированных продуктов, но и от наночастиц. Специалисты по нанотехнологиям в ответ на это приводят примеры своеобразных образований в самой природе – например, морская раковина из кальция уникальной структуры. А сам человек – чем не нанопродукт? И сам он обитает в среде из нанопродуктов, созданных индустрией. Так, к наночастицам можно отнести выхлопные газы, дым заводских труб.

Для того чтобы защитить экологию от наноопасностей, необходимо накапливать статистические данные – что, как и когда воздействует, на основе которых можно будет разрабатывать конструктивную защиту. Этим и должны заниматься научно-исследовательские организации.

Игорь Горынин

Сегодня в России узловыми точками «наносети» (в переносном смысле, разумеется) являются несколько десятков ведущих научных институтов и университетов. Помимо этого в «наносеть» входят финансовые институты, активно начинают работать с нанотехнологиями венчурные фонды. Есть специальное подразделение в Российской Академии наук. В общем, как выразился на открытии первой очереди научно-технологического комплекса в «Прометее» его директор Игорь Горынин,

«прошли те времена, когда можно было что-нибудь сделать при помощи тряпки и мочалки».

Роман СОЛНЦЕВ

http://www.spbvedomosti.ru/article.htm?…

Хороший журналистский рассказ об этом большом и знаменательном событии. Мы уже сообщали о нём (http://www.nanonewsnet.ru/…v-peterburge // http://www.nanonewsnet.ru/…otekhnologii), но, как всегда, в изложении другого человека могут быть отражены какие-то новые стороны события, новый поворот темы и т.п. Рассказанная по-другому, история может больше понравиться читателям… Так и здесь. Открытие наноцентра в петербургском НИИ «Прометей» – это знаменательное событие и для Питера, и для отечественной отрасли НТ, и для всего народного хозяйства нашей страны в целом. И значение этого события нельзя преуменьшить…