livingtomorrow (livingtomorrow) wrote,
livingtomorrow
livingtomorrow

Categories:

Как потрогать атомы.

Моя статья в журнале "Сити Клуб" за 2007 год.
 


Всё, что мы видим вокруг нас, состоит из атомов, собранных в молекулы и более сложные структуры. К примеру, литр воды — это 33 триллиона триллионов молекул воды — простых конструкций из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Вирус гриппа — сложная система из десятков миллионов атомов, собранных в сотни молекул белка. И даже клетка человека — это комбинация из тысяч триллионов атомов.
Наноначало
Потрогать отдельные атомы человек смог лишь недавно. В 1981 физики Генрих Рорер и Герд Бинниг в швейцарской лаборатории IBM создали сканирующий туннельный микроскоп, способный показывать (точнее ощупывать) отдельные атомы, а также поднимать их и переставлять с места на место. Через 5 лет за это достижение им была присуждена Нобелевская премия по физике. В 1989 другой сотрудник IBM, Дональд Эйглер, выложил на металлической пластине логотип своей компании из 35 атомов ксенона. Так зародилась нанотехнология — технология работы с веществом на уровне отдельных атомов.
Больше всего для продвижения этих идей сделал «крестный отец нанотехнологии» Эрик Дрекслер. В 1986 году он издал первую научно-популярную книгу о нанотехнологиях «Машины творения». В 1991 он первым среди ученых получил научную степень в области молекулярной нанотехнологии. А в 1992 выпустил научную монографию «Наносистемы: молекулярные машины, производство и вычисления», книгу, равной которой по полноте и глубине нет до сих пор. В России, правда, до сих пор не издано ни одной книги Дрекслера.
Постепенно в обществе стало распространяться представление о нанотехнологиях как о чём-то масштабном и значимом. Крупнейшие корпорации и правительства многих стран мира начали развивать нанотехнологии. Во многих странах были приняты национальные программы развития нанотехнологий. Так чем же нанотехнологии столь перспективны?
Нанотехнология — это технология глобального действия, применимая во всех областях человеческой деятельности. Уже сейчас нанотехнологии, пока ещё примитивные, находят применение во многих отраслях. С их помощью создаются сверхпрочные материалы, не пачкающиеся ткани, наномембраны для фильтрации убивающие бактерии покрытия. В электронной промышленности уже началось использование нанотрубок. Нанотехнологии используются и в медицине, например, для лечения рака.
Наноперспективы
Но будущий потенциал молекулярных нанотехнологий намного больше, поэтому и интерес к ним столь высок. С помощью наноманипулятора можно будет взять отдельный атом и поставить на нужное место, как это сегодня делает робот на конвейере автозавода. Из-за сверхмалых размеров наноробот сможет выполнять до миллиона таких операций в секунду. При этом параллельно смогут работать миллионы наноманипуляторов. В результате такой атомарной сборки можно будет произвести абсолютно любой предмет, причём нанотехнологии позволят сделать это быстро и недорого.
Влияние нанопроизводства на экономику будет большим, чем влияние промышленной революции и интернета вместе взятых. С помощью нанотехнологий можно будет производить дешёвые и эффективные солнечные батареи, сверхмощные компьютеры, прочные материалы для космического лифта, а также новые нанофабрикаторы и другие наноустройства. Наномашины размером с бактерию, снабженные манипуляторами, двигателями и компьютерами, смогут выполнять любые задания по команде человека. В медицине можно будет исправить любые проблемы во всех клетках человеческого тела — очистить артерии от склеротических бляшек, уничтожить инфекцию или раковые клетки, даже перепрограммировать на генетическом уровне все клетки организма.
Первые шаги на пути к нанопроизводству уже делаются. С помощью компьютерных программ, таких как разработанный Дрекслером «Наноинженер», сейчас моделируются наноустройства, содержащие десятки тысяч атомов. В настоящее время нанотехнологом Р. Фрайтасом разработаны общие проекты нескольких медицинских устройств: респироцит (искусственная замена для эритроцита), микробивор (замена лейкоцита) и хромаллоцит (наноробот для замены ДНК в клетках). Крис Феникс разработал проект простой нанофабрики.
По прогнозам NNI (нанотехнологическая инициатива США), молекулярные наносистемы будут созданы около 2020 года. По оценкам CRN (центр ответственных нанотехнологий, США), при целенаправленном усилии, молекулярные фабрикаторы могут быть созданы уже к 2015 году.
Нанополитика
В 1992 году Эрик Дрекслер выступил перед научным комитетом Конгресса США с докладом о перспективах нанотехнологий. Председатель комитета Альберт Гор с энтузиазмом обещал поддержку исследований. В январе 2000 президент Клинтон в своём обращении к Конгрессу заявил о плане Национальной нанотехнологической инициативы, подробно расписав перспективы строительства объектов атом за атомом. Казалось, мечты сбываются, но... Со всех сторон на нанотехнологии посыпались нападки. Основатель компании Sun Билл Джой пугал общество нанотехнологиями, нобелевский лауреат Ричард Смолли отрицал саму возможность молекулярного производства. Неопытный в интригах Дрекслер не смог противостоять опытным лоббистам и на молекулярное производство Конгресс не выделил ни цента. 3,7 млрд. долл. ушли на наноматериалы, наномембраны и наночастицы. Крупные химические концерны и университеты, потирая руки, начали делить бюджетный пирог.
Год назад президент России Владимир Путин заявил о необходимости развития нанотехнологий. Руководит российским нанотехнологическим проектом Михаил Ковальчук, продвигаемый сейчас на должность финансово-хозяйственного координатора РАН. Без критики или обсуждения, без какого-то стороннего анализа все предложения Ковальчука были приняты, а деньги выделены. Правда, особых исследований пока не выполнено, ведь потраченный уже миллиард долларов ушел на закупку оборудования. А в качестве примеров отечественных наноразработок приводят методы переработки навоза рогатого скота (Нижегородский центр нанотехнологий). Так что и в России о разработке молекулярных нанотехнологий пока тоже говорить вряд ли приходится.
Получается, что и в США, и в России вместо молекулярных нанотехнологий (нанопроизводство) все силы брошены на «наномасштабные» технологии, то есть всего лишь более продвинутую химию. Потенциал нанотехнологий не полностью осознан обществом, бизнесом и государством, и пока никак не реализуется. Но, по словам Эрика Дрекслера, «отказ от исследований в области нанопроизводства равносилен одностороннему разоружению».
И вот, не дожидаясь, пока правительства проявят дальновидность, три ведущих нанотехнолога — уже известный нам Эрик Дрекслер, Роберт Фрайтас, автор монографии «Наномедицина» и Ральф Меркль, ведущий специалист Zyvex, первой нанотехнологической компании в мире — начали Nanofactory Collaboration – открытый проект по разработке молекулярного производства. От России в нём участвует Казанский государственный университет.
Главный приз лежит у всех на виду, но пока на него открыто не претендует никто. Похоже, что интрига борьбы за ключевую технологию 21 века только начинается.

Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments