Битва за нанобудущее

Ныне около 20 тыс. ученых по всему миру проводят исследования в сфере нанотехнологий. По оценкам Национального Научного Фонда США\National Science Foundation, в течение ближайших 15-ти лет нанотехнологии позволят создать более 2 млн. рабочих мест по всему миру.

Нанотехнологиями в широком смысле слова принято называть междисциплинарную область фундаментальной и прикладной науки, в которой изучаются закономерности физических и химических систем протяженностью порядка нескольких нанометров или долей нанометра (нанометр - это одна миллиардная доля метра или, что то же самое, одна миллионная доля миллиметра. Диаметр человеческого волоса составляет примерно 80 тыс. нанометров). Более узкое значение этого термина привязывает нанотехнологии к разработке материалов, приборов и иных механических и немеханических устройств, в которых применяются подобные закономерности. Нанотехнологии имеют дело с процессами, которые протекают в пространственных областях нанометровых размеров.

С войства наносистем во многом отличаются от свойств более крупных объектов, состоящих из тех же самых атомов и молекул. Например, наночастицы платины гораздо эффективней очищают автомобильные выхлопы от токсичных загрязнителей, нежели обычные платиновые катализаторы. Однослойные и многослойные графитовые цилиндры нанометровой толщины, так называемые углеродные нанотрубки, великолепно проводят электричество и поэтому могут стать заменой медным проводам. Нанотрубки также позволяют создавать композитные материалы исключительной прочности и принципиально новые полупроводниковые и оптоэлектронные устройства. В настоящее время уже имеются опытные образцы наноконтейнеров для прицельной доставки лекарств к пораженным органам и наноизлучателей для уничтожения злокачественных опухолей. Кроме того, нанотехнологии ныне используются для фильтрации воды и иных жидкостей ; для создания материалов, необходимых при лечении ожогов и ран ; в стоматологии ; в косметологии ; при производстве особых сортов стекла, на которых не оседает грязь (применяется в автомобиле- и авиастроении) ; при производстве чернил ; при производстве одежды, которую невозможно запачкать и помять и т.д. По прогнозам журнала Scientific American , уже в ближайшем будущем появятся медицинские устройства размером с почтовую марку. Их достаточно будет наложить на рану. Это устройство самостоятельно проведет анализ крови, определит, какие медикаменты необходимо использовать, и впрыснет их в кровь.

Нанотехнологиии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. К примеру, теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя промежуточное звено - корову. Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Новые виды промышленности не будут производить отходов, отравляющих планету, а нанороботы смогут уничтожать последствия старых загрязнений.

Нанотехнологии имеют и блестящее военное будущее. Военные исследования в мире ведутся в шести основных сферах: технологии создания и противодействия "невидимости" (известны самолеты-невидимки, созданные на основе технологии stealth ), энергетические ресурсы, самовосстанавливающиеся системы (например, позволяющие автоматически чинить поврежденную поверхность танка или самолета), связь, а также устройства обнаружения химических и биологических загрязнений. Как предполагается, в 2008 году будут представлены первые боевые наномеханизмы.

Особые надежды на нанотехнологии возлагают специалисты в области электроники и информационных технологий. В 1965 году было возможным уместить на одном чипе лишь 30 транзисторов. В 1971 году - 2 тыс. Ныне один чип содержит около 40 млн. транзисторов величиной 130 - 180 нанометров, и появились сообщения, что удалось создать транзистор размером в 90 нанометров. Этот процесс сделал сложную электронную и компьютерную технику доступным для большинства потребителей: в 1968 году один транзистор стоил в США $1, ныне за эти деньги возможно приобрести 50 млн. транзисторов.

В 1965 году Гордон Мур\ Gordon Moore, специалист в области физической химии, сделал знаменитое предсказание, получившее название "Закон Мура"\Moore's Law". "Закон Мура" гласит, что число транзисторов на чипе будет возможным удваивать каждые 18 месяцев. На протяжении нескольких десятилетий этот прогноз доказывал свою точность. Ныне производители компьютерных чипов столкнулись со сложностями миниатюризации : чтобы делом подтверждать "Закон Мура", требуется, чтобы транзистор был величиной не более 9 нанометров. По прогнозу Международного Консорциума Полупроводниковых Компаний\Consortium of International Semiconductor Companies, этот уровень развития технологии будет достигнут к 2016 году.

Консультативный Совет по проблемам науки и технологии при Президенте США \ President ' s Council of Advisors on Science and Technology подготовил доклад, в котором анализируется нынешний уровень развития нанотехнологий в США и в других наукопроизводящих странах и оцениваются перспективы дальнейшего прогресса в этой новейшей сфере научных исследований и технологических разработок. В докладе подчеркивается, что в настоящее время Соединенные Штаты являются мировым лидером в области нанотехнологий. На долю США приходится четверть мировых инвестиций в эту сферу и не менее половины статей по нанотехнологиям, публикуемых в наиболее авторитетных профессиональных журналах. Америка также лидирует по количеству патентов, которые присуждаются за нанотехнологические разработки. В общей сложности американские специалисты держат две трети таких патентов, выданных в последние годы. В одном только 2003 году ученые и инженеры из США получили около 1 тыс. нанотехнологических патентов (более свежих данных пока нет).

Авторы доклада предупреждают, что конкуренция в сфере нанотехнологий в последние годы обострилась и, безусловно, будет усиливаться и в обозримом будущем. Страны Евросоюза, Япония и Китай в настоящее время ежегодно выделяют на эти программы из своих бюджетов приблизительно по $ 900 млн., что ненамного меньше американских федеральных расходов. Для сравнения, по данным организации Национальная Инициатива в Области Нанотехнологии США\National Nanotechnology Initiative, в 2002 году траты всех государств мира на эти цели не превышали $ 2 млрд. Суммарные уровень инвестиций частных корпораций из других стран на эти цели в настоящее время уже несколько превышает аналогичные затраты американских компаний.

В декабре 2003 года Конгресс США\ US Congress принял особый закон "Нанотехнологические Исследования и Разработки 21 века"\21st Century Nanotechnology Research
and Development Act, которым предусматривалось увеличение ассигнований на подобные проекты. В 2004 году из федерального бюджета США на развитие нанотехнологий было выделено около $ 1 млрд. 240 млн. (для сравнения, в 2001 году - $ 464 млн.). Эти исследования также активно финансируются за счет бюджетов отдельных штатов, которые в общей сложности направили на эти цели порядка $ 400 млн. Еще больше средств расходует американский бизнес - без малого $ 2 млрд. Пятая часть этой суммы приходится на биотехнологические фирмы, столько же - на электронные, 18% - на химическую промышленность, по 8% - на аэрокосмическую индустрию и энергетику.