Уважаемые читатели!

В четвортом выпуске nanoWeek мы расскажем о новых перспективных достижениях в области наноматериалов и нанобиотехнологий. Вы также узнаете, почему большинство инвесторов выбирают наноэлектронику, что случилось за неделю в нанобизнесе и чем закончилась пресс-конференция ГК «Роснанотех».

Итак, мы начинаем обзор недели с 4 по 10 февраля 2008 года!

Материаловедение

Бумага из углеродных нанотрубок

Химики из университета Уоллонгонга, Австралия, придумали простой и дешёвый способ получения углеродных листов толщиной в один атом.

Профессору Гордону Уоллесу и его коллегам удалось разделить слои толщиной всего в один атом очень простым способом. Для этого им даже не понадобились химические стабилизаторы, лишь обычная дистиллированная вода с добавкой раствора аммиака (для образования слабощелочной среды). Повышение pH раствора приводит к увеличению электростатического заряда на поверхности углеродных «чешуек», поясняет в пресс-релизе университета Уоллес. Они начинают отталкиваться и больше не слипаются.

Такой простой и дешёвый подход позволит производить стабильный графен в больших количествах, в свою очередь, это положительно скажется на производстве различных изделий на его основе.

Китайские исследователи изготовили бумагу из ориентированных углеродных нанотрубок . В последнее время такая бумага вызывает определенный интерес, т.к. свойства свойства нанотрубок могут быть реализованы в удобном для использования материале. Возможными областями применения являются катализ, фильтрация, конденсаторы, электроды, отвод тепла.

Бумага получается очень гибкая, с гладкой поверхностью. Электронная микроскопия показала, что нанотрубки ориентированы в одном направлении. Теплопроводность бумаги в направлении укладки нанотрубок достигает 330 Вт/м*К, что в 10 раз меньше, чем у отдельной нанотрубки, но больше, чем у ранее полученных образцов бумаги и таких металлов как алюминий и золото. Также бумага оказалась хорошим проводником, а также неплохо проявила себя в роли электрода суперконденсатора.

Ученые из Германии сумели вырастить параллельный «лес» вертикальных наноштырей из оксида цинка, которые могут работать в роли источников лазерного излучения. Лазерная техника уже достаточно давно совершенствуется благодаря нанотехнологии, но это исследование позволит сделать ее действительно компактной.

Сперва задачей ученых была миниатюризация источников лазерного излучения до устройств размером в 1 микрон. Но затем выяснилось, что отдельные наноштыри из оксида цинка (ZnO) также могут излучать!

Без сомнения, нанолазер будет востребован там, где нужны маленькие по размерам источники сильного света. Это и микродиагностика, и устройства оптического хранения данных, и яркие дисплеи.

Команда исследователей из Международного Университета Флориды разработала полимерную пленку с включением многослойных углеродных нанотрубок . При этом пленка является наносенсором для контроля за структурными вибрациями, что пригодится в исследовании материалов и проектировании новых «умных» композитов.

Легкий в производстве, «умный» наносенсор создан из полоски готовой MWCNT-пленки, изготовленной компанией Nano Lab. Медные контакты, обеспечивающие обмен информацией с пленкой, были нанесены на пленку с помощью тепловой вакуумной обработки.

Тесты наносенсора показали, что он может получать информацию о структурных вибрациях материала. К которому прикреплен, почти каждую секунду. В исследованиях ученые нанесли сенсор на алюминиевую поверхность.

Нанобиотехнологии

Модель вируса ВИЧ

Ученые из Университета Аризоны на математической модели показали, как вирусы реагируют на вибрации . Экспериментальные данные прошлых лет показали, что лазерные импульсы определённой частоты могут убивать некоторые вирусы. Однако определить резонансную частоту, при которой происходит разрушение их капсида (белковой оболочки), не так-то просто. До недавнего времени единственным способом был метод проб и ошибок.

Чтобы вирусологам не приходилось гадать, Отто и Эрик объединились и создали математическую модель, которая не нуждается в миллиардах гигабайт компьютерной памяти (как если бы пришлось обсчитывать движение каждого отдельного атома капсида). Благодаря ей биологи могут определять самые низкие резонансные частоты оболочек различных вирусов.

На примере небольшого сателлитного вируса некроза табака (satellite tobacco necrosis virus) Сэнки и Дайкмен показали, что его оболочка резонирует при 60 гигагерцах (смотрите статью, опубликованную в журнале Physical Review Letters).

Магнитные наночастицы, покрытые диоксидом кремния или полимерами, могут быть использованы для доставки лекарств, разделения белков или клеток, а также в качестве контрастирующих агентов для магнитно-резонансной томографии. Мезопористый SiO₂ является удобной матрицей для таких композитов, благодаря низкой цитотоксичности, большой площади поверхности и контролируемому диаметру пор. Поэтому исследований, посвященных этим материалам, сейчас публикуется огромное количество.

Исследователи из Австралии и Китая синтезировали органо-кремнеземные мезопористые частицы, содержащие суперпарамагнитные нанокристаллы магнетита. Материал характеризуется малым размером частиц, большим количеством пор и большой намагниченностью насыщения.

Полученные в растворе при участии ПАВ частицы оказались полыми с внешним диаметром 130–230 нм и толщиной стенки 15–75 нм в зависимости от условий синтеза. Площадь поверхности (BET) составила 613 м²/г. Намагниченность насыщения достигает 30 эме/г. Таким образом, они идеально подходят для большинства биомедицинских применений. Поверхность частиц может быть легко модифицирована для связывания и контролируемого высвобождения различных веществ.

«Леса» из ДНК

Нанотехнологии получили новый мощный инструмент исследования и прототипирования наноструктур. Две разные команды ученых в США смогли с помощью цепей ДНК направить самосборку наночастиц золота в трехмерную структуру.

Обычно наноразмерные базовые блоки формируют вполне определенные структуры методом самосборки. Довольно трудно заставить их сформировать что-либо другое, особенно если речь идет о контроле формы и размера готовой структуры во всех трех измерениях.

В проведенном эксперименте была сформирована трехмерная наноструктура с кристаллической симметрией из золотых наночастиц. При этом молекулы ДНК играли роль лесов. На которых располагались строительные блоки-наночастицы.

Наночастицы размером всего 10 нанометров присоединялись к цепям ДНК, и как только молекула встречала комплементарный участок с такой же наночастицей на конце, формировалась пара строительных блоков. Благодаря удачному расположению. Комплементарных участков разных пар ДНК-наночастица была сформирована трехмерная сетка из наночастиц. После формирования структуры ученые ее нагрели для того, чтобы удалить фрагменты ДНК и получить завершенную золотую наноструктуру.

Наноэлектроника

Наносенсор на основе золотых нанонитей

Нанотехнологии позволят не только миниатюризовать электронику, но и существенно сократить ее энергопотребление. Ученые из Массачусетского Технологического Института и их коллеги из компании Texas Instruments разработали новый дизайн микроэлектронных чипов, позволяющий до 10 раз уменьшить энергопотребление электроники на его основе.

Ими был представлен широко известный микроконтроллер MSP430, работающий по новой технологии. Традиционно чипы работают на напряжении в 1 вольт, а представленный чип использовал всего 0,3 В.

Такая редукция питающего напряжения достигается не слишком просто, для этого ученым пришлось разработать конвертер постоянного тока нового типа. Более того, для успешной конвертации современной микроэлектроники на новые стандарты, логика должна соответствовать пониженному напряжению.

Ученые из Университета Райса смогли создать устройство, способное детектировать отдельные молекулы благодаря миниатюрным зазорам в золотых нанонитях.

Работа ученых может привести к появлению простых массовых наносенсоров-детекторов молекул. Принцип действия устройства достаточно прост – две золотые нанонити разделены пространством, сопоставимым с размерами одной молекулы. Нанонити играют роль электродов, поэтому присутствие молекулы в щели можно сразу же определить, измеряя ток, протекающий через зазор между электродами.

Более того, оптические свойства щели также позволяют идентифицировать молекулу благодаря ее уникальному оптическому «отпечатку».

Наносенсор работает при комнатной температуре и может находиться на открытом воздухе, что делает его достаточно универсальным в экспериментах. Благодаря особенностям конструкции сенсора, ученые могут детектировать молекулы «мультимодально», то есть одновременно и электрически, и оптически.

Компактной флэш-памятью пользуются сегодня почти все. Но немногие знают, какой путь они прошли от лаборатории на рынок, и кто стоял у истоков этого изобретения. Нанотехнологии позволят в будущем существенно уменьшить размеры флэш-памяти и увеличить ее объем, но без изобретателей эти популярные устройства вообще могли не появиться.

Узнать о истории создания флэшек можно в нашем обзоре – Кто назвал флэшку флэшкой, или поучительная история .

Бизнес

Intel Corp. планирует инвестировать 8,5 млрд. долл. в строительство двух новых (в штате Аризона и в Израиле) и переоборудование существующих полупроводниковых фабрик под новый 45-нм технологический процесс.

Intel работает в Израиле с 1974 г. Она имеет 5 исследовательских центров (Haifa, Yakum, Jerusalem, Petach Tikva and Yokneam), в которых непосредственно работают 7000 человек. Именно разработки исследовательского центра в Хайфе привели к созданию процессора Pentium, запущенного в 1997 г., сейчас здесь разрабатывается микропроцессор для мобильных применений. Центр в Хайфе сыграл также ведущую роль в разработке нового 45-нм процессора Penryn. Центр в Petach Tikva разрабатывает телекоммуникационные приборы на чипах по 130-нм и 90-нм технологии.

Новая фабрика Intel's Fab 28 (инвестиции в строительство которой составят около 4 млрд. долл. от Intel и 525 млн. долл. от правительсва Израиля) будет построена в Кият Гате (Kiryat Gat) на юге Израиля. Fab 28 будет ориентирована на производство изделий с топологическими размерами 45 нм на 300 мм подложках. По планам, серийное производство начнется со средины 2009 года.

По результатам конференции U.S. Display Consortium's Flexible Electronics and Display проходившей в Фениксе, США, рынок гибкой микроэлектроники и дисплеев признан одним из наиболее перспективным, несмотря на многочисленные трудности производства, существующие на сегодняшний день.

Уже можно встретить в продаже гибкие устройства, использующие электрохромные чернила для отображения информации. Дисплей в них толщиной всего 250 микрон, остальное составляет прозрачная полимерная пленка.

Small times оценивает будущий рынок порядками миллиардов долларов. Такие компании, как Polymer Vision, Motorola, и другие уже готовят выпуск первых коммерчески успешных продуктов (дисплеи, смарт-карты, мобильные устройства).

Не уступает в нанотехнологической гонке и компания Nokia. Концепт ее нового мобильного телефона Scentsory наряду с базовыми аудио- и видеофункциями, сможет определить, передать и создать запахи. Устройство также меняет цвета, подсветку и температуру в зависимости от окружающей среды, в которую попало. Экран состоит из двух половинок, на которых находится сенсорная панель, колонки, скрытая камера и сенсоры температуры.

В разработке этого устройства огромную роль сыграли нанотехнологии. Автор такого необычного проекта – Кимберли Ху (Kimberly Hu). Когда телефон находится в плоском положении, доступна сенсорная панель, два экрана и стереоколонки для видеосвязи. В открытом положении показываются два экрана, скрытая камера, колонки, внутренние детекторы запахов, передатчик и сенсоры температур. В закрытом положении тонкий телефон хорошо исполняет свою главную задачу – совершает обычные звонки.

На прошлой неделе также стало известно, что «Роснанотех» намерен инвестировать 15—17 млрд руб. в проекты в области нанотехнологий, начиная со второго полугодия 2008г. Об этом 5 февраля заявил гендиректор «Роснанотеха» Леонид Меламед.

По его словам, правительство поставило перед госкомпанией цель — достичь объемов российского рынка нанотехнологий в 4 трлн руб. к 2015г., что будет соответствовать 4% мирового рынка. Всего на эти цели в течение пяти лет государство выделит около 200 млрд руб. Первые доходы от коммерциализации проектов «Роснанотех» планирует получить через два-три года.

Пилотные проекты, которые смогут получить первые инвестиции уже в начале второго полугодия 2008г., будут выбраны в апреле-мае. Об этом сообщил директор по связям с общественностью и СМИ компании Александр Костинский. На данный момент «Роснанотех» определяет круг из 300 коллективов разработчиков и несколько десятков гражданских производителей нанопродуктов.

Четкие критерии отчета по выбору проектов будут разработаны в течение одного-двух месяцев, сказал А.Костинский. «Это будет система критериев, как финансовых, учитывающих прибыльность проектов, так и социальных. Они не должны кардинально отличаться от критериев для подобных проектов в любых других инновационных областях», — подчеркнул он.

События

Пресс-конференция ГК Роснанотех , состоявшаяся 5 февраля – одно из наиболее значимых событий прошлой недели. На ней генеральный директор ГК «Роснанотех» Л.Б. Меламед рассказал о миссии и основных направлениях деятельности корпорации. Миссия ГК «Роснанотех»: содействовать реализации государственной политики, цель которой – мировое лидерство Российской Федерации в области нанотехнологий.

Пресс-конференция ГК «Роснанотех»

Мировое лидерство будет достигнуто Россией в области нанотехнологий через ключевой вклад страны в мировую «копилку» фундаментальных знаний, завоевание лидирующих позиций на мировых рынках нанотехнологической продукции, создание в стране глобальной площадки для обсуждения научных, технологических, производственных, экологических, инвестиционных проблем развития наноиндустрии.

Среди основных принципов деятельности корпорации Л.Б. Меламед выделил реализацию государственных интересов, эффективную коммерческую деятельность, снижение рисков и устранение рыночных барьеров, использование государственно-частного партнерства. Вся работа ГК «Роснанотех» будет опираться на плановость, компетентность, независимость и широкое использование прозрачных конкурсных процедур. Важной составляющей стратегии корпорации будет региональное развитие и координация деятельности с другими институтами развития и участниками инновационного процесса в области нанотехнологий.

2008 год определен в «Роснанотехе» как год пилотных проектов. Первые из них в апреле–мае рассмотрит наблюдательный совет, после утверждения откроется финансирование. Это время будет еще и годом организационных мероприятий. Идет набор сотрудников, арендованы три этажа в московском офисе «Газпрома» на улице Наметкина, переезд ожидается уже в феврале. Затем будет строиться свой офис и свой сертификационный центр. В планах — создание собственного НИИ, который возьмет на себя сотрудничество с наукоградами и технико-внедренческими зонами.

Цель «Роснанотеха», подчеркнул Леонид Меламед , — не заработать денег для государства, их у него и без того хватает. Новая госкорпорация будет содействовать реализации госполитики в сфере нанотехнологий, развивать инновационную инфраструктуру, поддерживать новые разработки, реализовывать перспективные проекты, в том числе и за счет корпорации, готовить специалистов, контролировать реализацию проектов. Соглашение на трансфер технологий от ученых к производителю заключено с «Росатомом», такое же соглашение планируется в ближайшее время с госкомпанией «Ростехнологии» и рядом других крупных структур, многие из которых представляют оборонно-промышленный комплекс. Тем не менее тему создания нанооружия г-н Меламед комментировать не стал.

Итак, наш четвертый 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