Нанотехнологии. От алхимии к химии и дальше…

Уважаемые депутаты Государственной думы, дорогие коллеги!

Я представляю Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук. Организатором и первым директором нашего института был выдающийся советский ученый Трижды Герой Социалистического труда академик Мстислав Всеволодович Келдыш. Институт создавался для решения стратегических проблем, которые стояли перед Советским Союзом. От их решения, без преувеличения, зависело само существование нашей страны.

Ключевыми задачами, которые были решены в нашем институте, стало совершенствование ядерного оружия, математическое обеспечение космических полетов, разработка систем управления сложными техническими объектами. Наш институт работал в тесном контакте с коллективами, которые возглавляли академики Игорь Васильевич Курчатов и Сергей Павлович Королёв (слайд 2).

Наш Институт не участвует в программе развития нанотехнологий, поэтому, наш взгляд, на эти проблемы могут рассматриваться как объективная экспертная оценка. Начну с выводов. Руководство партии «Единая Россия» приняло смелое решение о развитии сферы нанотехнологий. Успешная реализация этого решения позволит России ответить на вызовы в сфере национальной безопасности и поднимет отечественную науку на качественно новый уровень.

Однако выполнение этого решения представляет очень сложную задачу, требующую сверхусилий от руководителей, исследователей, представителей промышленности и оборонного комплекса.

Нынешнее развитие нанотехнологий во многом повторяет развитие химии (слайд 4). Со II до XVII века развивалась алхимия. Алхимики ставили целью получить эликсир жизни, дарующий бессмертие (из этого направления и выросла органическая химия), и философский камень, позволяющий превращать свинец в золото (развитие этого направления привело к неорганической химии). Алхимия была связана с мистикой, магией, большими деньгами, неоправданными надеждами и обилием шарлатанов. Роберт Бойль (1627 1691) создал химию как науку, введя в нее понятие элемента и количественные соотношения (число). Мистические задачи химии сменились реальными.

Следующий этап начался с появлением развитых математических моделей, с создания вычислительной химии (в 1998 году Нобелевская премия по химии впервые была присуждена математикам). Сейчас проектирование лекарств, выявление действующих субстанций во многих случаях неотделимо от сложных квантово-механических расчетов, требующих математических моделей, программных комплексов и суперкомпьютеров.

На наш взгляд, нанотехнологии во многом переживают ныне стадию алхимии. Не осознаны задачи нанотехнологии как области знания, а кроме того отсутствуют многие необходимые математические модели и понимание ряда важнейших процессов.

Большую роль в возникновении нанонауки сыграла фантастическая мечта, сформулированная выдающимся физиком Ричардом Фейнманом (слайд 5) в 1959 году. Он предлагал создавать машины, способные строить еще меньшие машины, которые будут строить еще меньшие. Иными словами, он считал магистральным путем путь «сверху вниз», от макрообъектов к микрообъектам, а от микрообъектов – к нанообъектам. Однако развитие пошло по другому пути. На начальном этапе туннельный микроскоп (макрообъект) позволил оперировать отдельными атомами (нанообъектами). Это был прорыв в науке, не имеющий, однако, отношения к, собственно, технологии.

Идея оперировать наночастицами и строить различные структуры на этом уровне без использования представлений фундаментальной науки – своеобразная нанотехнологическая алхимия также дает отдельные интересные и многообещающие результаты. В качестве примера можно привести разработки, которые выполнены только в одной организации – в Ярославском государственном университете им. П.Г. Демидова (слайд 6).

Однако главная надежда нанотехнологий связана с тем, что удастся двигаться не «сверху вниз», а «снизу вверх», т.е. выращивать наноструктуры, наноматериалы, нанообъекты. Нанотехнологии требуют больших объёмов материалов и собирать их атом за атомом невозможно. Поэтому есть три ключа к нанотехнологиям (слайд 7).

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Дополнительные материалы

Атомная энергия за и против
Современная цивилизация немыслима без электрической энергии. Выработка и использование электричества увеличивается с каждым годом, но перед человечеством уже маячит призрак грядущего энергетического голода из-за истощения месторождений гор ...

Коперник и восприятие его идей в ХХ в.
Среди ученых, родившихся более пятисот лет назад, много ли найдется таких, кого мы знаем не только по имени и чью тень мы призываем на помощь в трудные минуты, когда безмолвствуют живые? Николай Коперник, 525-летие со дня рождения которого ...

Напряженность поля радиотелецентров
Для решения вопросов проектирования и эксплуатации радиотелепередающих цетров и других радиотехнических систем необходимо рассчитывать напряженности поля радиоволн УКВ диапазона. На основе этизх расчетов устанавливаются санитарно-защитные ...

Разделы

Электромагнитный импульс как оружие

История вопроса и современное состояние знаний в области эми.

Лабораторные стенды в учебном процессе

Обзор и сравнительный анализ существующих стендов.

Аспекты технического знания

Технический объект и предмет технических наук.

Сварка металлов плавлением

Классификация электрической дуговой сварки.

Распределение примесей в кремнии

Описание процесса зонной плавки и ее математическая модель.



Наука сегодня и вчера - www.anytechnic.ru