Вернуться к обычному виду



Блог Олега Фиговского - Сообщения с тегом "Нанотехнологии"

  
  • Архив

    «   Ноябрь 2019   »
    Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
            1 2 3
    4 5 6 7 8 9 10
    11 12 13 14 15 16 17
    18 19 20 21 22 23 24
    25 26 27 28 29 30  
Фиговский Олег  Львович

Блог Олега Фиговского

Автор: Фиговский Олег Львович

Prof. Oleg L. Figovsky is the founder, Director R&D of International Nanotechnology Research Centre “Polymate” (see at: http://www.polymateltd.com/), where he is carrying now many research works in nanostructured corrosion resistant composite materials and protective coatings based on polymer and silicate matrix. In 1982 he elaborated the first nanostructured anticorrosion composite materials based LG-matrix, where nanoparticles are forming during technological process by hydrolysis of TFS. Last his elaborations are nanostructured nonisocyanate polyurethanes, nanocellulose and nanocomposites based on epoxy-rubber binders.
Novel nanotechnologies invented by prof. Figovsky were a base for establishing a few of industrial production in USA, Canada, China, Russia and Israel.
He is also the President of IAI (Israel), member of European Academy of Sciences, Foreign Members of two Russian Academies of Sciences (REA & RAACS), the chairman of the UNESCO chair “Green Chemistry”. For few of his inventions in nanotechnologies he received gold and silver medals at the IENA-98 (Nurnberg, Germany).
From 1999 he is the editor-in-chief of the journal “Scientific Israel – Technological Advantages”, from 2008 – of the “Open Corrosion Journal” and from 2010 the journal "Resent patents on Corrosion Science".
In 2006 he received the Gold Angel Prize at the “Genious-2006” exhibition and in 2007 NASA Nanotech Briefs®’ Nano 50™ Award, Prof. Figovsky had many times keynote lectures, including for National Investment Banking Association (see at: http://www.nibanet.org/Figovsky-slideshow.html
For last ten years prof. Figovsky was a chief scientific adviser for 3 investment institutions.
Prof. Figovsky is now Director R&D of US investment and transfer technology company “NanoTech Industries, Inc.” (see at: http://www.nanotechindustriesinc.com/index.php). Prof. Oleg L. Figovsky has more than 500 patents and has published and lectured extensively. He is one of authors of the Encyclopedia of Surface and Colloid Science, (http://www.dekker.com/sdek/issues~db=enc~content=t713172975)
Prof. Figovsky was elected as a Presidium member of Russian Nanotechnology Society (2008). During last a few of years prof. Figovsky carrying his reviews as an expert of Israeli Ministry of Industry & Trade (BASHAN program), European Committee (7 framework program) and RusNano (Russia). He is a honorary professor of Voronezh University (VGASU) and Kazan State National Research Technical University. In 2009 prof. Figovsky became the VIP-expert of Russian Foundation for small and middle business.
Web-site: http://figovsky.borfig.com/


Олег Фиговский. Не Чубайсом единым будут жить нанотехнологии, а будут прирастать учеными, жаль только, что в основном не в России.

Академик Олег Фиговский,
директор по науке и развитию INRC  “Polymate”  (Израиль)
и Nanotech Industries, Inc. (США)


Не Чубайсом единым будут жить нанотехнологии, а будут прирастать учеными, жаль только, что в основном не в России.

                                                                                              Чубайс, Чубайс! Тебя готов любить я
                                                                                                 За то одно, что в дебрях нашей тьмы
                                                                                                 Ты – дот, универсальное прикрытье,
                                                                                                  Не то бы виноваты были мы.
                                                                                                                 Василий Быков.




    Действительно, как это удобно -  винить во всех бедах России только Анатолия Чубайса. И сотрудников Роснано он подбирает не тех.  Действительно, чего стоит уже уволенный ныне г-н Артем Хрюкин, известный специалист по коррупционным операциям в Приднестровье (данные Руспресс), который, отвечая на мою обоснованную критику деятельности Роснано, инвестировавшего около 1.5 млрд. в производство наноасфальта, (по заверениям независимых экспертов производство порошка «Унирем» не имеет никакого отношения к нанотехнологиям), заявил, что «Еще хотелось бы отметить, что практически все современные технологии основаны на научных открытиях конца 1960-х – начала 1970-х годов и не знать об этом профессор Фиговский не может». В этом заявлении г-на Хрюкина самое интересное, что он признает фактически кражу идеи.
   Обидно, что г-н Хрюкин написал это от имени Роснано, и руководство этой организации не поправило его. Так что, также думает и господин Чубайс? А ведь он говорил, что посещал специальные лекции по нанотехнологиям в МГУ им. Ломоносова. В том и дело, что мои изобретения были сделаны очень давно и не имели никакого отношения к нанотехнологиям, которыми я стал заниматься только в конце 70-х -начале 80-х годов, мои давние изобретения по модифицированным асфальтобетонам отношения к этому не имеют. Вообще складывается ощущение, что развитие нанотехнологий, как нового научно-технического направления, идет,  практически не соприкасаясь с реальной деятельностью Роснано, исполняющего функции обычной инвестиционной компании.  В это же время во многих странах были созданы наукоемкие нанотехнологические инициативы, управляющие и финансирующие процессы как создания, так и промышленного производства новейших наноматериалов и наноустройств. Желающие могут получить подробную информацию о состоянии науки и нанотехнологий в мире в моих статьях, опубликованных в ряде научных журналов (эти статьи собраны в блоге:  http://www.park.futurerussia.ru/extranet/blogs/figovsk/).
  Согласно заявлению главы «Роснано» Анатолия Чубайса на инновационном форуме в Томске, до конца июня «Роснано» определится с продажей 10% своих акций и подготовкой стратегии преобразования компании. К сожалению, в России так и не была создана национальная нанотехнологическая инициатива, а совет при Курчатовском институте выполнять аналогичные функции не может. В частности, оценка деятельности ученых по данным импакт-фактори их публикаций отвергается ведущими учеными мира.
  Ученые и редакторы ведущих научных журналов призвали отказаться от импакт-фактора при оценке результатов научных исследований. По их мнению, импакт-фактор, широко используемый показатель значимости научных журналов, негативно влияет на состояние мировой науки.
  Об этом говорится в Декларации об оценке научных исследований (DORA), о поддержке которой в прошедшую пятницу заявили авторитетные научные журналы, такие как Science, Journal of Cell Biology и EMBO Journal. Сама декларация была подготовлена в декабре 2012 года в Сан-Франциско, на ежегодной конференции Американского общества клеточной биологии.
  Считается, что чем выше импакт-фактор журнала, тем он престижнее. Поэтому в последние годы ученые стремятся публиковать свои статьи именно в высокорейтинговых журналах, поскольку это поощряется грантами и специальными надбавками. Особенно эта практика распространена в развивающихся странах, таких как Китай и Индия.
  Однако, как подчеркивается в декларации, механизм расчета импакт-фактора непрозрачен, а сам он не позволяет объективно оценить значимость того или иного журнала. Например, у математических журналов импакт-фактор ниже, чем у биомедицинских, поскольку ученых-математиков меньше и им не так часто приходится цитировать друг друга. Но это не значит, что математические журналы являются менее престижными, чем биомедицинские.
  И что очень важно,  при расчете импакт – фактора совершенно не учитываются такие публикации как описания патентов. А ведь именно патент часто несет опережающую информацию во многих областях науки, в частности, прикладной. В России вопрос о неэффективности импакт – фактора был поднят Михаилом Ковальчуком и Евгением Набловым на заседании Совета при президенте РФ по науке и образованию.
  Приехав на Форум по нанотехнологиям, профессор Бостонского университета (США) Максим Франк-Каменецкий ощутил дежавю, когда увидел и услышал людей, которые имеют высокие звания и должности в российской науке. Говоря о различии в стимулах заниматься наукой в России и США, профессор Франк – Каменецкий отмечает, что «К чему люди быстро привыкают в США — так это к свободе и независимости. Здесь ученый, когда он перестает быть постдоком и способен добывать гранты, — сам себе хозяин, никто ему не указ. Никто не хочет из Америки возвращаться в Россию, чтобы какой-то совершенно неизвестный мировой науке академик или директор института решал, как ученому заниматься наукой. В Америке величина — ученый со своим рейтингом, а в России — академик или директор. В США тоже есть академия, но это просто собрание уважаемых людей, они ничем не рулят и уж тем более не занимаются распределением финансов. В России же в Академию наук стремятся одни для того, чтобы получить приличную пенсию, другие — чтобы получить определенную власть, чтобы от них зависели, чтобы к ним шли с челобитными. Вся эта коррупция, все эти взаимоотношения по понятиям, а не по универсальным правилам, никого привлечь не смогут. Поэтому первое, что нужно сделать в России, — разогнать Академию наук».
 Он также считает, что наука не востребована в России и нет той промышленности, которой нужна наука. Так в США есть огромный биотех – гигантский многомиллиардный бизнес, есть крупнейшие фармацевтические компании. Им нужны ученые, которые будут делать им науку, им нужны профессора, которые будут воспитывать новые кадры. А в России нет спроса на ученых. Вузы их плодят, а они уезжают. Выросло целое новое поколение выходцев из России в США, Европе, Израиле, которые прошли путь от аспиранта до профессора и занимают ведущие позиции в своих областях. Аналогов им в России просто нет.
  Свое интервью проф. Франк – Каменецкий заканчивает, подчеркивая, что «в России нет реального спроса на инновации. Ответ вы знаете — petroleum state. Хотя некоторые из нефтяных стран все же развивают науку как раз за счет нефтедолларов. Норвегия, например. Можно и нужно развивать науку даже тогда, когда на нее нет особого внутреннего спроса. Иначе тупик. На вербальном уровне это понятно всем, но нужна настоящая решимость со стороны руководства страны, и дело вовсе не в том, чтобы просто выделить больше средств. Первым делом разогнать Академию наук, лишив ее права рулить и распределять. Это будет мощным сигналом. Пока эта застывшая феодальная структура существует, никакое эволюционное реформирование не поможет. И чем дольше по-настоящему революционное реформирование будет затягиваться, тем необратимее будет процесс полного развала науки в России.  
  Вторит проф. Франк – Каменецкому проф. Юрий Магаршак. Он отмечает, что « В России не только в поколении нынешней молодежи, но и в поколениях их родителей, бабушек – дедушек и прадедушек с бабушками, всегда была удивительно светлая молодежь. Пока им семнадцать, восемнадцать, двадцать, максимум двадцать один. Но после завершения образования эти прекрасные молодые люди, которые Россию – стань они в стране Главными – могут сделать совершенно иной: созидательной, нравственной, совестливой – сталкиваются с «реальной жизнью». Неважно при Сталине, Брежневе, Ельцине или Путине – а то важно, что с не выдуманной и не прекрасной, о которой учебники сказки рассказывают, а реальной. И тут оказывается, что их свет в очах, талант, эрудиция, созидательность и гениальность никому не нужны. Что люди с совершенно иными, можно даже сказать противоположными качествами, востребованы и «всплывают». Что для приема в начальство нужно быть троечником и street smart – щиком. Что то, что поднимается вверх, только в молоке сливки, а в сточной канаве (подобьем которой к несчастью стала немаленькая часть суши) сами знаете что. Что, оставайся они такими как есть: честными, созидательными, эрудироваными, гениальными , со светом во взоре – не быть им ни директорами, чего бы то ни было, ни Губернаторами, ни Депутатами Думы, ни в местной власти, ни министрами, ни Олигархами, ни Президентами».
  И практически единственный способ им остаться в науке – получив в России образование, уехать из России. Либо эти молодые люди остаются такими же честными, эрудированными, замечательными – но нищими или же полунищими (врачами, учителями, преподавателями ВУЗов, музейными работниками, писателями – неудачниками, артистами, композиторами, музыкантами…), рассматриваемыми власть поимевшими как «низы», «прослойка», «либерасты», «гнилая интеллигенция». Есть, правда, еще один вариант, что они, наступив на горло собственной сущности, будут преуспевать. Став шустрыми, хитрыми, ловкими, беспринципными. Неотличимыми от троешников во власти нипо тому, что и как говорят, ни по выражениям физий, - заканчивает профессор Юрий Магаршак.
  И здесь у меня возникает вопрос, а кто в таком случае будет решать вопрос создания и производства новой техники в оборонном комплексе России и насколько велика опасность закупки оружия вчерашнего дня в качестве «нового», которое не повысит боеспособности армии России в ХХI веке.
  В своей работе «Управление рисками в оборонном комплексе», профессор Г.Г. Малинецкий считает, что «Риск состоит в том, чтобы, прикрываясь указаниями руководства, «срочно» закупать либо ненужное, либо морально устаревшее оружие, либо то, которое по своим тактико-техническим характеристикам уступает образцам, уже стоящим на вооружении российской армии.
  В настоящее время оборонный комплекс России находится в состоянии высокой неопределенности. Чтобы сегодня принимать обоснованные дальновидные решения, надо иметь стратегический прогноз на ближайшие 30 лет (в среднем 10 лет проходит от начала создания нового вида оружия до того, как оно поступит в войска, и примерно 20 лет оно должно стоять на вооружении…). Надо представлять, кто будет оппонентами и союзниками России, какие задачи и на каких театрах военных действий должны быть в состоянии решать вооруженные силы страны, и каким будет облик боя в предстоящие 20-30 лет.
  Далее проф. Г.Г. Малинецкий замечает, что  «Нельзя спланировать открытие, технологический прорыв, выдающиеся изобретения. Однако можно и нужно иметь государственные структуры, играющие роль невода, вылавливающего перспективные для ОПК разработки в инновационном пространстве и ориентирующего часть ученых и инженеров на работу с дальней перспективой. Агентство перспективных разработок Министерства обороны США (DARPA) было создано после запуска первого спутника, чтобы в будущем «избежать технологических неожиданностей со стороны СССР». Успех небольшого и по числу людей, и по объему финансирования агентства поддерживающего открытые «сумасшедшие» проекты, рассчитанные на дальнюю перспективу, за которыми с большим вниманием следило вначале профессиональное сообщество, а затем и общество в целом, превзошёл все ожидания. Подобная технология «работы с завтрашними проектами» затем была использована в сфере разведки и энергетики.
  Попытки освоить подобные технологии в «РОСНАНО», в иннограде «Сколково», в создаваемых структурах ВПК пока представляются неудачными по разным причинам. Но это порождает риск неожиданного для России появления в США, Китае и других странах «закрывающих» технологий в области обороны, которые могут радикально сместить баланс сил в военной области».
  Согласно исследованиям корпорации Thomson Reuters, российской науки нет среди лидеров по 100 наиболее перспективным направлениям науки. Комментируя это, академик РАН Михаил Угрюмов считает, что эта ситуация требует глубокого анализа и принятия не только административных, но и кардинальных политических решений. Наша наука напоминает скакуна, которого хронически недокармливают, однако требуют, чтобы на скачках он опережал конкурентов, которые живут почти в идеальных условиях. Посмотрим на цифры. Финансирование науки в России до самого последнего времени не превышало 1 процента от ВПП, а в ведущих странах мира оно составляет 2,5 процента. Подсчитано, что деградация науки начинается, когда финансирование падает ниже 1,5 процента. Есть еще один принципиальный показатель: вложения в одного ученого. Даже в РАН эта сумма почти в десять ниже, чем, скажем, в Национальном Центре научных исследований Франции или в институтах Общества Макса Планка в Германии – заканчивает академик Угрюмов.
  Современная наука - дорогое удовольствие. В ведущих лабораториях мира львиная доля средств расходуется на оборудование. В России все иначе. Скажем, в РАН 75 процентов бюджетных денег идет на зарплату, которая, кстати, все равно в разы ниже, чем у зарубежных ученых. Наиболее катастрофична ситуация с оплатой наших аспирантов. Она в 7 раз ниже, чем у западноевропейских сверстников. Что же удивляться катастрофической "утечке умов" из России.
  В последние годы финансирование российской науки выросло до 1,12 процента от ВВП. Конечно, прибавка небольшая, но и она очень странно расходуется. Казалось бы, их надо вложить в уже существующие сильные организации, например, в РАН и в наукограды, повысив зарплату исследователей и приостановив "утечку умов". Вместо этого начинают создавать с нуля новые университеты. Но ведь очевидно, что на эти скромные средства невозможно развить материально-техническую базу для проведения исследований на международном уровне, а для подготовки высококвалифицированных кадров при самых благоприятных условиях понадобится не менее десяти лет.
  Вместо действительно реальной поддержки науки - роста финансирования, создания льготных условий, скажем, закупки оборудования и материалов без НДС, повышения гарантированной зарплаты исследователей и стипендии аспирантов, повышения пенсионного обеспечения научных работников - мы видим разрушительное реформирование. В его основе лежит странная идея. Якобы наука в университетах более эффективна, чем в академических институтах. Считаю, что это просто псевдоидея, так как до сих пор никто ее не доказал. На самом деле наиболее серьезные исследования в университетах проводятся не преподавателями и студентами, а профессиональными исследователями в лабораториях и институтах, которые созданы при университетах. Скажем, уровень исследований в институтах Макса Планка выше, чем в университетах. Аналогичная картина и в институтах Национального центра научных исследований и в университетах Франции.
  На мой взгляд можно значительную часть институтов РАН передать в состав университетов России, подняв как уровень университетского образования, так и научные исследования.
  Пока в России идут дискуссии о науке и, в частности, нанотехнологиях, ученые различных стран революционно решают важнейшие научно-технические проблемы, в том числе и оборонной промышленности.
  Американские исследователи под руководством профессора химии Венбина Лина из университета Северной Каролины разработали металлорганическую сетку, которая может собирать ионы урана, растворенные в морской воде.
  Новая сетка в лабораторных тестах работает по крайней мере в 4 раза эффективнее и легко извлекает из воды сырье для ядерного топлива. В будущем подобная технология может обеспечить альтернативный источник дорогостоящего топлива для реакторов, а также применяться для очистки воды, загрязненной радиоактивными веществами.
  Новый материал может изменить ситуацию, поскольку он намного эффективнее. Так, в лаборатории 1 грамм металлорганического адсорбента смог собрать более 200 миллиграмм урана, что является неплохим показателем. Разработчики отмечают, что новая технология может значительно сократить стоимость добычи урана из морской воды – даже если «морской» уран будет в 2 раза дороже «сухопутного», он уже будет конкурентоспособен в силу различных экономических и политических причин.
  Специалистам университета Райса и сотрудникам исследовательского центра компании Honda удалось найти способ радикального увеличения емкости литиевых аккумуляторов. Так, батареи с такими электродами могут обладать емкостью до 2100 ватт-часов на килограмм или свыше 7,6 мегаджоулей на килограмм. Для сравнения, обычный литиевый аккумулятор имеет удельную емкость меньше двух мегаджоулей на килограмм.
  Эта работа открывает путь к применению в аккумуляторных электродах графена. Теоретически этот материал мог бы быть идеальным для изготовления электродов из-за своей большой площади поверхности, однако как расчеты, так и эксперименты показали плохую способность графена реагировать с литием. Без удерживания ионов лития на графеновой мембране все преимущества сходили на нет, но новые данные моделирования указали на то, что проблема решается добавкой бора.
  Беспроводная связь является одним из важнейших элементов средств ведения войны, однако как бы удобна она ни была, при равной мощности сигнала в проводном и беспроводном канале качество приёма у проводной линии всегда выше.
  Жэнь Хайпэн (Hai-Peng Ren) из Сианьского технологического университета (КНР), Мурило Баптиста (Murilo Baptista) из Абердинского университета (Шотландия) и Сельсо Гребоги (Celso Grebogi) из Фрайбургского университета (Германия) взялись выяснить, нельзя ли как-то повлиять на это фундаментальное ограничение беспроводной связи. В первую очередь учёные задались вопросом: что изменяется при распространении в сложных условиях атмосферы — сигнал или передаваемая им информация?
«Хаотический сигнал генерируется нелинейной системой, для которой характерна очень высокая чувствительность к начальным условиям, — поясняет Мурило Баптиста. — Даже минимальные возмущения в такой системе в то или иное время порождают очень большие изменения впоследствии — свойство, измеряемое экспонентой Ляпунова. Хаотический сигнал имеет как минимум одну положительную экспоненту Ляпунова (два близко расположенных начальных условия с незначительными различиями экспоненциально расходятся друг от друга [на графике]), а также отрицательные экспоненты. Хаотический сигнал также апериодичен и широкополосен, то есть использует бесконечно много частот. Последняя особенность вытекает из того, что хаотическая траектория очень близка к бесконечному набору периодических сигналов с бесконечно большим набором периодов». В то же время, подчёркивает учёный, нехаотический сигнал имеет хорошо определённый период, генерируется системой, которая не отличается высокой чувствительностью к начальным условиям, и располагает только одной хорошо определённой частотой, попросту говоря — не является широкополосным.

  Ранее другим научным группам удалось показать, что в ряде случаев для оптоволоконных проводных систем хаотические сигналы могут обеспечить передачу большего количества информации в единицу времени, нежели нехаотические за тот же срок.
  Сейчас авторы работы заняты созданием прототипа «системы беспроводной связи, основанной на хаосе» (chaos-based wireless communication system), а если менее драматично — то на хаотических радиосигналах. По их мнению, потенциально потомки этого прототипа, который они обещают испытать в ближайшее время, смогут развернуться в крупномасштабные системы передача данных не только без проводов, но и без помех.
  Робот-гепард, созданный известной робототехнической компанией Boston Dynamics, без сомнения является самым быстрым среди роботов на сегодняшний день. Но его четвероногий "сородич", разработанный и изготовленный по заказу Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA специалистами Робототехнической лаборатории (Biomimetics Robotics Lab) Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), оказывается, является роботом, использующим возможности своей конструкции самым эффективным способом.

  Робот может передвигаться со скоростью 22 километра в час, неся на себе вес собственного источника питания. Возможность этого робота передвигаться по открытым пространствам вне стен лаборатории само по себе является существенным достижением.
  Особо стоит отметить эластичные сухожилия суставов робота, изготовленные из кевлара, которые работают как и обычные сухожилия, помогая конечности возвращаться к исходному положения, не требуя для затрат энергии.
  Недавно итальянец Никола Пуньо из университета Трента (Италия) разработал методику, которая позволяет собрать из любых волокон сверхпрочную ткань, выдерживающую даже выстрел в упор из автоматического оружия.
Ученый уверен, что если ее применить к тем материалам, что сами по себе обладают большой ударной вязкостью, то получится покрытие, которому не страшны самые сильные удары.
  Под ударной вязкостью обычно понимают то количество энергии внешнего воздействия, которое может поглотить материал на единицу веса до своего разрушения. Следует заметить, что для каждого типа волокна этот показатель разный — например, кевлар, из которого изготавливаются бронежилеты, обладает максимальной ударной вязкостью в 80 джоулей на грамм. Однако этот один из самых прочных искусственных материалов не идет ни в какое сравнения с различными природными волокнами.
  Так, согласно исследованиям паутина обычного паука обладает ударной вязкостью в 170 Дж/г. Рекордом является паутина, что производит мадагаскарский паук Дарвина (Caerostris darwini) — нитки, из которых этот охотник составляет свои гигантские (до 28 квадратных метров площадью) ловчие сети имеют ударную вязкость в 390 Дж/г. Кстати, для сравнения — энергия пули пистолета Макарова равна всего-то 300 Дж/г, так что бронежилет из данного материала является совершенно непробиваемым для пистолета даже с близкого расстояния.
  Профессор Никола Пуньо сообщил о том, что ему удалось получить искусственный материал, ударная вязкость которого равна 1 070 Дж/г (то есть бронежилет из такого материала не пробивает пуля автомата Калашникова, выпущенная с 300 метров — в таких условиях ее энергия составляет всего-то 843 Дж/г). И, по словам исследователя, это еще не предел!
  Идея итальянского ученого была достаточна проста — он, изучая свойства волокон при оказании на них различных нагрузок извне, заметил, что наиболее сильное сопротивление материала возникает тогда, когда при воздействии на волокна они начинают скользить через петлю до тех пор, пока скрепляющий их узел не развяжется (и, соответственно, материал не разрушится).
Тройной скользящий узел, ранее применявшийся при швартовке судна во время шторма, и решил попробовать ученый, проводя эксперименты на синтетическом волокне Endumax, чья ударная вязкость в обычном состоянии составляет примерно 44 Дж/г. Сделав из этих волокон материал, структура которого на микроскопическом уровне представляла собой весьма сложный и затейливый узор из петель, Никола Пуньо стал подвергать его различным нагрузкам. В результате исследователю удалось добился ударной вязкости сконструированного им полотна в 1 070 Дж/г, то есть в тринадцать раз выше, чем у кевлара, резко превосходящего по своим свойствам обычный Endumax.
  Никола Пуньо говорит о том, что нет никаких причин, мешающих составлять из таких же петель любое синтетическое волокно. То есть, по его мнению, каждый материал, если его внутренняя структура представляет собой именно этот узор, будет сверхпрочным, вне зависимости от характеристик его составляющих. Сейчас исследователь хочет попробовать создать при помощи открытого им метода подобную конструкцию из графена — по расчетам, это волокно должно обладать ударной вязкостью до 100 000 Дж/г.
  И что важно — материалы, сделанные с применением "узлов Пуньо" будут стоить ровно столько же, сколько их аналоги, лишенные этой структуры.
 Ученые из Массачусетского технологического института считают, что следующее поколение летательных аппаратов потребует еще более легких и прочных композитных материалов на основе углеродных волокон, покрытых углеродными нанотрубками. Такой композит может быть в сотни раз прочнее стали и при этом иметь весь всего в одну шестую от веса аналогичной стальной конструкции, что обеспечивает существенную экономию топлива, увеличение скорости и запаса хода автомобилей, самолетов, спутников и т.д. без ущерба безопасности. Однако существенным препятствием для производства таких композитов являются процессы, происходящие на наноуровне. Специалисты, которые пытались вырастить углеродные нанотрубки на углеродных волокнах, обнаружили, что это приводит к значительному ухудшению прочности несущих волокон. Команда специалистов из Массачусетского технологического института определила причину этой деградации волокон и разработала методику производства углепластика нового поколения. Новое волокно, покрытое нанотрубками, вдвое прочнее углеволокна предыдущего поколения и при этом лучше проводит электрический ток. Также изготовление нового типа волокон легко интегрировать в существующие технологические процессы по производству композитов. Исследователи предположили, что причиной деградации волокон в процессе наращивания нанотрубок является катализатор на основе железа, но исследование показало, что железо вызывает потерю прочности лишь на 15%, однако основной причиной деградации оказалось неизвестное механохимическое явление, связанное с потерей натяжения волокна при нагреве выше определенной температуры. Чтобы защитить углеволокно от железа, специалисты MIT разработали специальное полимерное покрытие K-PSMA, которое защищает волокно от воздействия железа. Кроме того, покрытие позволило на 300 градусов Цельсия снизить температуру в процессе изготовления нового композита, что решило проблему напряжения волокна и его деградации. При этом получился полезный «побочный эффект» в виде снижения энергопотребления при одновременном повышении прочности углеволокна. Новый углепластик позволит более.чем 25% снизить вес истребителей и бомбардировщиков.
  Учёные под руководством Ромила Бхандавата (Romil Bhandavat) из Университета штата Канзас (США) разработали композитный материал, объединяющий многослойные углеродные нанотрубки и керамику, состоящую из кремния, бора, углерода и азота.
Чтобы получить композит, во взвесь нанотрубок, равномерно распределённых в толуоле, капают жидким полимером, содержащим бор. Затем жидкость подогревают до 1 100 °С, а полученный промежуточный материал размалывают в тонкий порошок и напыляют на медные поверхности, после чего материал становится пригодным  к использованию в качества защиты от инфракрасного излучения, включая диапазон «атмосферного окна» ИК-излучения.
Бор в составе композита придаёт ему значительную теплостойкость. В экспериментах исследователи выяснили, что новое напыление поглощает 97,5% лазерного излучения и выдерживает луч до 15 кВт/см² в течение десяти секунд. Это примерно вполовину лучше, чем у другого перспективного композита из углеродных нанотрубок, защищающего от ИК-лазера.
При этом последующие исследования структуры композита под электронным микроскопом не показали деформаций. Отмечается, что техпроцесс, с помощью которого материал изготавливается в лаборатории, легко масштабируем и пригоден для массового производства.

Сделав упор на военные нанотехнологии, я хотел подчеркнуть насколько они приоритетны. Очень многие технические решения оборонной промышленности США и Израиля широко используются и в гражданской промышленности, не говоря уже о том, что инженеры и высококвалифицированные рабочие, взращённые в недрах военной индустрии, весьма востребованы и в других отраслях народного хозяйства этих стран.

Нанобудущее принадлежит всем

«Нанобудущее принадлежит всем»
Интервью газете "Невское время"


«Кремний против углерода: перспективы и риски нанотехнологий» – так называлась успешно прошедшая недавно в Петербурге научная конференция, которую организовали отдел НАТО «Наука для безопасности», а также международные фонды Naval Research, USA и Naval Research Global. Корреспондент «НВ» встретился с участником форума Олегом ФИГОВСКИМ (Израиль), одним из наиболее известных в мире специалистов по нанотехнологиям, обладателем множества научных званий и наград, в том числе премии «Золотой ангел – 2006», которая вручается лучшему изобретателю года в мире (аналог Нобелевской премии в области новых технологий).

– Олег Львович, слово «нанотехнологии» сейчас у всех на слуху, им называют очень многие вещи, но создается впечатление, что мало кто знает его истинное значение…

– На самом деле это все технологии, которые работают с элементарной структурой размерами до ста нанометров (один нанометр – миллиардная часть метра). Нанотехнологии существовали всегда. Вот только такого красивого слова не было, причем не в одной лишь технике, но и в природе. Посмотрите на шелк – это настоящее нановолокно, полученное методом молекулярной сборки. Шелковая нить под сильным микроскопом выглядит как трехмерная застежка-молния, отсюда ее необычные свойства. Тутовому шелкопряду несколько миллионов лет, но вряд ли эта бабочка знает слово «нанотехнологии».
Другой пример – дамасская сталь. Ее делали в Средние века в Сирии, потом секрет был утерян, но некоторое количество изделий сохранилось. Недавно специалисты Массачусетского технологического института (MIT) в США наконец раскрыли секрет дамасского чуда. Выяснилось, что древесный уголь в Сирию привозили из Индии, а в стали углерод присутствует в виде нанотрубочек. Как так получилось – непонятно, но именно эти трубочки делали сталь очень прочной и гибкой. Теперь подобный материал создают в петербургском институте «Прометей».

– Почему в конце прошлого века вдруг возник такой спрос и даже мода на нанотехнологии?
– Как говорят французы, шерше ля фам. В 1999 году президент США Билл Клинтон, чтобы отвлечь внимание общественности от скандала с Моникой Левински, по подсказке своих советников объявил новый национальный проект – нанотехнологии. Заодно он начал две войны, но это совсем другая история. С этого и начался нанотехнологический бум с миллиардными вложениями.

– Но ведь он не мог возникнуть на пустом месте?
– Конечно нет. Нанотехнологии объединили несколько других отраслей, существовавших задолго до 1999 года, – коллоидную химию, молекулярную биологию... Сейчас существуют наноматериалы, нанобиология, появляется наномедицина. Я занимался коллоидной химией много лет. Теперь возглавляю научный центр, который не только ведет исследовательскую работу, но и производит наноматериалы в промышленных объемах.

– А как лично вы пришли к изучению нанотехнологий?

– Окончив школу, я захотел стать кинематографистом, даже поступал во ВГИК и был руководителем любительской киностудии. Но потом все бросил и окончил Всесоюзный заочный инженерно-строительный институт. Уже в 19 лет сделал первое изобретение – асфальтобетонное покрытие, использованное позднее для посадочной площадки «Бурана». В 20 – прочитал первый научный доклад на заседании президиума Академии архитектуры и строительных наук СССР. В 21 – написал первую техническую книгу. За полвека научной деятельности у меня накопилось около полутысячи изобретений. Одно из них, кстати, знают все – клей «Бустилат».
Из-за этого однажды произошел смешной случай. Однажды на меня написал «телегу» замдиректора по режиму: «Доктор Фиговский является агентом одной из империалистических держав». И знаете, как он это обосновал? Упомянув, что благодаря моим работам удалось решить не менее шести актуальных проблем народного хозяйства, он сделал вывод, что на меня работает целый институт прикрытия в одной из этих империалистических держав... Дескать, один человек не может сам сделать такие открытия... В общем, нанотехнологиями я, как и некоторые другие ученые, занимался давно. Еще раньше, чем появилось это слово.

– Как ваши технологии работают сегодня в практической сфере?

– Мы развиваем относительно новый метод SDP – Super Deep Penetration (сверхглубокое проникновение), называемый также эффектом Ушеренко. Например, в твердый металл «выстреливаем» микрочастицами керамики и получаем нановолокна. Таким образом металл «армируется» керамикой и приобретает особую прочность – из него можно делать отличные резцы и буры. Алюминий «армируем» золотом и получаем материал для электротехники с ценой почти как у алюминия и электропроводностью почти как у золота. А еще наш центр производит неядовитые, экологически безопасные неизоцианатные полиуретановые краски и клеи, то есть массовые строительные материалы.

– Интересно. Выходит, то, о чем в России говорят как о некоем таинстве, у вас уже работает на людей. А как России догнать тех, кто ушел вперед?
– Догонять никого не надо, надо сразу строить нечто новое. В России уже идут очень мощные капитальные вложения в нанотехнологии – это хороший старт. Я выдвинул идею создания объединенного института нанотехнологий наподобие Курчатовского института в Дубне, основанного 65 лет назад. Только теперь уже не придется для этого строить город на 40 тысяч жителей. Ведь благодаря глобальной сети стало возможным не только налаживать связи ученых со всего мира, но и проводить распределенные вычисления.

– Из ваших слов ясно, что у нанотехнологий огромный потенциал. Но не могут ли они стать опасными в неумелых или преступных руках?

– Конечно, могут. Наночастицы благодаря своему крошечному размеру способны проникать внутрь организмов человека и животных и даже внутрь клеток. Где они в итоге могут оказаться, никто вам не скажет. К примеру, наш метод сверхглубокого проникновения в перспективе должен заинтересовать военных. Научившись стрелять наночастицами в самолет или ракету, можно уничтожить всю бортовую электронику. Не случайно, наверное, в США половина финансирования нанотехнологических исследований проходит по бюджету военного ведомства.

– А каковы, на ваш взгляд, перспективы российской науки?
– Три года назад по приглашению спикера Совета Федерации Сергея Миронова я участвовал в форуме «Интеллектуальная Россия», где как раз обсуждался вопрос, который вы задали. И я говорил: главное – финансирование.
Сейчас в России даже очень умный человек не сможет пробиться в науку. Не появится новый Ломоносов: ребенок будет ходить в плохую школу и вряд ли поступит в хороший вуз, тогда как во всех остальных странах работает целая система поиска талантов. Было нечто подобное и у нас – в СССР существовали физико-математические школы, но теперь и туда зачастую поступают за деньги. Кстати, о вузах, ведь в первой сотне мировых университетов вы уже не найдете ни МГУ, ни СПбГУ. Кто и где будет учить работе с нанотехнологиями?
Все зависит от того, как государство будет строить свою политику. Я вижу его стремление, и это уже обнадеживает.

// Беседовал Илья Снопченко

Что и где нового в нанотехнологиях

Что и где нового в нанотехнологиях

Проф. Олег Фиговский,
академик Европейской академии наук, РААСН и РИА

  Вопреки транслируемой телевидением благостной картине российских «наукоградов», населенных довольными молодыми учеными, работающими на дорогом современном оборудовании, цифры говорят о том, что ситуация в российской науке продолжает ухудшаться все более стремительными темпами. Как и в других сферах деятельности, в науке есть показатели, по которым можно судить о том, насколько хорошо идут дела. Важнейшими из таких наукометрических показателей являются число публикаций в научных журналах и их цитируемость. Наблюдение за их динамикой для разных стран позволяет судить об изменениях, которые происходят в научной сфере этих стран: наблюдается ли развитие или деградация научного потенциала страны.

  Динамика числа научных статей (в тысячах штук) из ряда стран мира представлена в табл. 1 (по данным Web of Science).
Таблица 1.



Приведенные в таблице 1 данные показывают, что, независимо от политического строя, культурных особенностей, места на карте и размера территории, действует единая закономерность: страны, в которых происходит быстрое экономическое и научно-техническое развитие, демонстрируют ускоренный (по отношению к наиболее развитым странам мира) рост числа научных статей. Даже в странах, не претендующих на технологическое лидерство и не имеющих сильных позиций в фундаментальной науке, с неизбежностью развивается «публикабельная» наука: она необходима им, чтобы обеспечить подготовку квалифицированных кадров, способных если не развивать, то хотя бы уметь воспринимать современные технологии. Развитие науки до определенного уровня необходимо хотя бы для того, чтобы быть в состоянии поддерживать инфраструктуру современного общества. Как видно, Россия идет собственным путем: в последние десятилетия шла деградация научного потенциала страны, а не его рост. По оценкам, за два последние года падение числа российских публикаций составит примерно 10%. Это беспрецедентно, такого нет нигде. Ни в США с их колоссальным дефицитом бюджета, ни в Японии с ее многолетней экономической стагнацией и Фукусимой, ни даже в погрязшей в долгах Греции, непрерывно сотрясаемой забастовками. Не говоря уже о многих развивающихся странах, демонстрирующих устойчивый рост числа публикаций. Происходящее можно оценивать как полный провал политики, проводимой руководством Минобрнауки, особенно с учетом того факта, что с 2006-го по 2011 годы бюджетное финансирование гражданских исследований и разработок выросло более чем в три раза (без учета инфляции). Ситуация в российской науке ухудшается в первую очередь из-за колоссального бюрократического давления на науку, ярчайшим олицетворением которого является закон 94-ФЗ, а также из-за фактического свертывания массовой грантовой поддержки науки, осуществляемой ведущими научными фондами России. В Курчатовском институте есть синхротрон, который директор института Михаил Ковальчук характеризует как уникальную мегаустановку мирового класса. За много лет чл.-корр. РАН Ковальчук так и не добился того, чтобы синхротрон работал эффективно: пока он является мировым чемпионом по мизерности выхода научного продукта. С использованием синхротрона публикуется где-то 20 статей в научных журналах в год, тогда как за рубежом установки схожего класса дают по 200–400 публикаций в год, а наиболее продвинутые – до тысячи.

  Приводя эти данные научный сотрудник ФИАН им. П. Н. Лебедева Евгений Онищенко констатирует, что провалы, в том числе российских космических миссий, есть прямое следствие политики, проводимой властью в отношении науки.  
  А теперь посмотрим на новейшие технологические достижения зарубежных учёных. Так, команда исследователей из Университета штата Калифорния, компании HRL Laboratories и Калифорнийского технологического института, создала легчайший материал в мире – с плотностью 0,9 мг/см3. В основе нового материала – решетка, занимающая всего 0,01% объема. Остальные 99,99% приходятся на воздух. Пока исследователи изготовили три варианта материала: с решеткой из элементов миллиметровых, микронных и нанометровых размеров.
«Материал становится прочнее по мере приближения размеров его структуры к наномасштабам, – рассказал руководитель исследования со стороны Калифорнийского университета Лоренцо Вальдевит. – Добавьте к этому возможности адаптации архитектуры микрорешетки и вы получите уникальный ячеистый материал». По словам доктора Тобиаса Шедлера из HRL, «фокус в том, чтобы изготовить решетку из взаимосвязанных полых трубок с толщиной стенки в 1 000 раз меньше толщины человеческого волоса». Но полученный результат внушает исследователям оптимизм: ячеистая структура придает материалу уникальные свойства для металлов, в частности, полное восстановление после сжатия более чем на 50% и чрезвычайно высокую способность поглощения энергии.
Материал был разработан по заказу агентства перспективных оборонных разработок DARPA для использования в электродах батарей и для поглощения энергии акустического, вибрационного и ударного воздействия. Исследователи видят и другие широкие возможности для мирного применения материала. «Современные сооружения, подобные Эйфелевой башне или мосту Золотые ворота, имеют невероятно легкий вес и эффективность по нагрузке именно благодаря своей архитектуре. Мы сделали революцию в легких материалах, перенеся эту концепцию на нано- и микромасштабы», – заявляет разработчик из HRL Уильям Картер.
 
Ученые из Университета Висконсина совершили прорыв в микротехнологиях, который позволит широко использовать пьезоэлектрические материалы в нано- или микроэлектромеханических устройствах (NEMS и MEMS). Они использовали пьезоэлектрический материал ниобат свинца-магния – титанат свинца (PMN-PT). Этот материал обладает чрезвычайно мощным пьезоэлектрическим эффектом, что позволяет создать сильные механические колебания при относительно небольшом электрическом напряжении. Материалы вроде PMN-PT, в частности, используются для трехмерной ультразвуковой диагностики высокого разрешения. Использование таких материалов в микромеханических устройствах очень перспективно, но сегодня существуют серьезные ограничения в технологии производства, которые мешают применить уникальные свойства PMN-PT. Так, обычно для создания микроскопических пьезоэлектрических устройств приходится выполнять «огранку» сыпучего материала, чтобы придать крупинкам пьезоэлектрика желаемую форму. Это неточный, подверженный ошибкам процесс, который не подходит для высокоточного изготовления наноэлектромеханических или микроэлектромеханических систем. С помощью микромасштабного технологического процесса, похожего на те, что используются в электронике, ученые смогли, наконец, решить проблему сверхточной интеграции PMN-PT на кремниевую подложку. Из-за потенциальной химической реакции между компонентами пришлось выкладывать из атомов сложные структуры: на кремний наносится свехтонкий слой титаната стронция, который выступает в качестве шаблона и повторяет структуру кремния. Затем идет слой рутената стронция (электрод), и только затем – PMN-PT. Устройства на основе новой технологии смогут значительно улучшить процессы обработки сигналов, медицинскую визуализацию, снизить энергопотребление и увеличить скорость датчиков, а также позволят сверхточно позиционировать микроприводы и другие сверхмалые устройства.

  Фосфоресцентные материалы, выдающие видимое излучение после «накачки» светом, широко распространены. Но сделать аналогичный состав для инфракрасного излучения, способный при этом по-настоящему долго отдавать запасённую энергию, до сих пор не удавалось. Прорыв совершили исследователи из университета Джорджии (UGA). Они построили материал на основе трёхвалентного иона хрома (он отвечает собственно за излучение), который внедрили в матрицу из галлогерманата цинка (Zn3Ga2Ge2O10). Последняя создаёт своего рода ловушку для энергии, накапливает её в большом количестве и потом медленно отдаёт хрому, поясняет PhysOrg.com. Именно благодаря такому сочетанию веществ новый фосфоресцирующий люминофор через минуту на ярком свету выдаёт поток с длинами волн от 650 до 1000 нанометров более чем 360 часов кряду. К такому удивительному показателю исследователи пришли после долгого перебора пропорций ингредиентов и режимов их спекания. Первые образцы фосфоресцирующей в тепловом диапазоне керамики из Джорджии выдавали свет лишь несколько минут. Создатели люминофора полагают, что его выдающиеся параметры пригодятся в медицинской диагностике. Светящиеся в ИК-спектре частицы можно было бы соединить с частицами, закрепляющимися на раковых клетках. Кроме того, поскольку новый состав хорошо поглощает фотоны, на его основе можно попробовать создать необычную солнечную батарею. Наконец, в военной и полицейской сфере такие невидимые глазу светлячки могли бы тоже пригодиться как секретные метки, указатели или опознавательные знаки, наносимые на стены в помещениях и на разные объекты. Такие знаки могли бы впитывать энергию, когда присутствует свет (а работают они и от люминесцентных ламп, не только от прямого солнца). А при отключении света в здании или на улице ночью они были бы видны только тем, у кого есть приборы ночного видения.

  Специалисты из Национального центра научных исследований (CNRS) и Высшей школы промышленной физики и химии Парижа (ESPCI) получили материал, комбинирующий свойства реакто- и термопластов. Процесс его создания напоминает получение эпоксидных смол, а исходными веществами являются бисфенол и глицерин. Регулируя концентрацию катализатора (цинка), можно изменять скорость размягчения материала. При комнатной температуре полимер является твёрдым телом различной степени жёсткости – в зависимости от химического состава. Он лёгок, прочен и нерастворим. При незначительном нагревании отдельных участков в этих местах его можно согнуть или скрутить. А под действием более высоких температур материал можно разорвать на кусочки или раздробить, после чего вернуть в исходное состояние. Исследователи утверждают, что инновационный полимер, сочетающий свойства стекла и смолы, найдёт применение и даже сможет потеснить металлы в таких областях, как электроника, производство автомобилей и самолётов, строительство.
  Исследователи из США в своей работе показали, что различные типы кремниевых кристаллических структур (политипы) могут быть получены при помощи методики, базирующейся на использовании катализирующих металлических наночастиц, при вариации внешних условий. Созданные подобным образом кремниевые наноструктуры обладают индивидуальными электронными свойствами, что позволит им в будущем найти применение в таких сферах, как создание солнечных батарей и других фотонных устройств.
Потенциал методики выращивания полупроводниковых нанопроводов на основе катализирующих металлических наночастиц известен относительно давно. Но лишь в последние несколько лет ученые сосредоточили свое внимание на возможности создания новых кристаллических материалов и политипов (кристаллов с идентичной химической формулой, но различным строением и, соответственно, электронной структурой) с помощью этой методики. Основываясь на упомянутом принципе выращивания полупроводников, научная группа из Northwestern University (США) показала, что методика позволяет создать кремниевые нанопровода различных политипов (кристаллической и электронной структуры), в зависимости от внешних условий в камере роста. При этом применявшееся в ходе эксперимента для контроля результата комбинационное рассеяние позволяло быстро определить, какие внешние условия способствуют формированию того или иного политипа. В ходе эксперимента были созданы кристаллические политипы, известные как 9R, 27T и 2H, а также другие структуры кремния. Более того, контроль созданных структур с помощью просвечивающего электронного микроскопа показал, что внутренние дефекты кристаллической структуры образцов также сформированы из простейших «строительных блоков» упомянутых политипов. Как было отмечено выше, различные политипы (кристаллические структуры) имеют различные электронные свойства, т.е. отличаются расположением разрешенных и запрещенных зон для электронов проводимости. В ближайшее время ученые планируют доказать, что открытые ими политипы можно использовать в практических приложениях, например, таких как создание солнечных батарей. По их мнению, контакт различных политипов кремния может использоваться в качестве электрически активной границы областей с электронной и дырочной проводимостью.

  Плазменные разряды с 1800-х годов используются для получения озона, применяемого для обеззараживания воды. Некоторые клиники с помощью плазмы низкого давления получают перекись водорода для дезинфекции хирургического оборудования. Генерирующие плазму приборы также используют в качестве хирургических инструментов для удаления фрагментов тканей и коагуляции крови. Однако только недавно низкотемпературную плазму стали использовать в качестве дезинфектанта. В 2009 году один из сотрудников Института космической физики им. Макса Планка (Германия) разработал устройство, позволяющее с помощью ионизированной плазмы в течение нескольких секунд безопасно дезинфицировать кожу человека, уничтожая все устойчивые к антибактериальным препаратам микроорганизмы. В своей последней работе ученые университета Калифорнии в Беркли продемонстрировали, что плазма, генерируемая в виде коротких разрядов в воздухе в непосредственной близости от емкости с водой, значительно повышает кислотность воды, превращая ее в коктейль, содержащий высокореактивные ионизированные молекулы пероксида водорода, а также различных нитратов и нитритов (солей азотной и азотистой кислот). Эти соединения известны как микробициды и широко применяются в медицине (пероксид водорода) и в пищевой промышленности (нитраты и нитриты). Такая обработка убивала все предварительно внесенные в воду кишечные палочки, печально известные благодаря недавней вспышке серьезных пищевых отравлений в Европе. Более того, она также уничтожала все содержащиеся в воде вирусы и прионы (патогенные белки, вызывающие так называемое «коровье бешенство»). К удивлению исследователей оказалось, что вода сохраняла свои антибактериальные свойства даже спустя неделю после обработки, когда содержание в ней пероксида водорода, а также нитратов и нитритов снижалось до нуля. Это указывает на существование других активных соединений, формируемые под действием разрядов плазмы и сохраняющихся в воде в течение продолжительного времени. По словам ученых, производство испускающих разряды низкотемпературной плазмы устройств требует небольших финансовых затрат, поэтому они позволят решить проблему получения стерильной воды для медицинских целей в развивающихся странах; регионах, пострадавших от стихийных бедствий; а также на поле боя.

  Исследователи из Аризонского университета получили новый материал, который способен поддерживать высокоскоростные коммуникационные системы. Данная разработка может повысить КПД существующих солнечных батарей на основе кремния. Открытие также может быть применено для улучшения чувствительности и эффективности твердотельных сенсоров и приборов освещения. В основе изобретения лежит однокристаллическая нанопроволока, состоящая из соединений эрбия – это химический элемент из группы лантаноидов. Обычно он используется для усиления сигнала в оптоволоконных материалах. Профессор Цунь-Чжэн Нин говорит, что применяемые сегодня технологии не гарантируют впрыска в волокно необходимого количества атомов, что налагает определенные ограничения на минимальную длину волокна. Как раз это является причиной, почему данную технологию до сих пор не удавалось перенести на микрочипы. Материал, который разработали ученые, содержит в тысячу раз больше эрбия, что позволяет его использовать в масштабах одиночного чипа. Если соединять такое волокно с кремниевыми полупроводниками, можно намного увеличить скорость передачи – как передачи информации, так и передачи импульса в солнечных батареях.

  Исследователи из Массачусетского технологического института (США) сделали важный шаг, приближающий создание компьютерных систем, которые смогут воспроизводить одну из базовых функций мозга – способность к обучению. Ими сконструирован транзисторный аналоговый чип, имитирующий работу синапса – места контакта двух нейронов, где происходит передача нервного импульса между двумя клетками. Посредством передачи нервных импульсов нейроны обмениваются информацией между собой, и считается, что именно изменение силы синапса, регулируемое специальными рецепторами и нейротрансмиттерами, лежит в основе механизма памяти и обучения. Человеческий мозг содержит приблизительно 100 миллиардов нейронов, связанных друг с другом специальными отростками – аксонами, по которым нервные импульсы идут от нервной клетки (в этом случае называемой пресинаптическим нейроном), и дендритами, проводящими сигналы от других нейронов к воспринимающей клетке (в этом случае нейрон называется постсинаптическим). Собственно синапс представляет собой место соприкосновения мембран двух контактирующих клеток, где происходит передача импульса посредством нейромедиаторов, а также ионов, проходящих из одной клетки в другую (ионный канал). Медиаторы, а также ферменты, разрушающие (выключающие) медиатор, содержатся в пузырьках, расположенных в расширенной части на конце аксона. Мембрана дендрита, в свою очередь, содержит рецепторы к тому или иному медиатору. Нейромедиаторы, высвобожденные пресинаптической мембраной, связываются с рецепторами на постсинаптической мембране и активируют ионные каналы через цепь биохимических реакций, изменяющих ток ионов кальция, натрия и калия, что, в свою очередь, приводит к изменению электрического потенциала клетки. Ионные каналы играют ключевую роль в изменении синаптической активности нейронов, которая может как усиливаться, так и ослабляться в разные диапазоны времени, составляя основу клеточного механизма памяти и обучения, помогающих организму адаптироваться к изменяющимся условиям внешней среды. Группе Гая Рахмута удалось смоделировать работу ионных каналов в электронном устройстве, имитирующем режимы синаптической активности внутри ансамбля определенным образом связанных транзисторов. В отличие от цифровых устройств, состояние этого ансамбля изменяется не ступенчато, а непрерывно за счет разницы электрических потенциалов, заставляющей электроны перемещаться внутри транзисторов. Таким образом, электроны, перемещающиеся в транзисторах и между ними, моделируют ионы, перемещающиеся по ионным каналам в нервных клетках. Биологический механизм передачи нервного импульса, таким образом, моделируется электронным кремниевым процессором, причем он работает по аналоговому, а не цифровому принципу: его параметры изменяются непрерывно, а не ступенчато (дискретно), как это было бы в случае цифрового сигнала. По-разному сочетая логические элементы процессора, можно имитировать режимы работы синапса – базового логического элемента нервной системы организма. И такие режимы – долговременной потенциации и долговременной депрессии – авторы статьи успешно продемонстрировали на своем процессоре. Попытки смоделировать работу синапса с помощью электронных устройств на основе кремния предпринимались и раньше, но ограничивались одним и притом сильно обобщенным параметром работы синапса – изменением электрического потенциала и потенциалом действия (моментом, когда нервная клетка продуцирует электрический импульс – «срабатывает»). Устройство же, описанное в PNAS, имитирует базовые молекулярные процессы, происходящие в нервной клетке, являясь точной электронной моделью синаптического механизма. До развитого интеллекта, искусственно воплощенного в кремнии, таким синаптическим процессорам еще очень далеко, однако уже в ближайшем будущем они могут использоваться для моделирования отдельных нервных и базовых интеллектуальных функций, например распознавания образов. Системы на основе таких синаптических аналоговых чипов могут функционировать быстрее цифровых, которым для получения корректного результата требуется производить нетривиальные объемы логических операций над входными данными, в отличие от аналоговых устройств, которым «алгоритмический костыль» не требуется. И даже быстрее биологических, которым из-за свойств клеточных мембран свойственна задержка в передаче нервного сигнала. Аналоговая природа таких нейропроцессоров открывает также не менее захватывающие перспективы в разработке биомашинных интерфейсов и в нейропротезировании.

  Так называемые активные линзы с беспроводным питанием и светодиодным дисплеем в один пиксель разработали и протестировали на животных учёные университетов Вашингтона (UW) и Аалто (Aalto-yliopisto). И хотя эта работа – лишь доказательство концепции, можно с уверенностью сказать, что сделан ещё один важный шаг к отображению электронных писем, текстовых сообщений и показателей здоровья прямо в глазах человека. По словам учёных, ключевой проблемой был тот факт, что глаз не способен разглядеть изображение, находящееся настолько близко к нему. И исследователи обратились к линзам Френеля – будучи очень тонкими и состоящими из ряда призм, они помогли должным образом сфокусировать свет. Учёные говорят, что испытали прототип на живых глазах кролика и убедились в безопасности образца: никаких признаков побочных эффектов замечено не было. Впрочем, до создания полнофункциональной линзы-дисплея с дистанционным питанием и высоким разрешением ещё далеко. Так, энергия в глаз кролика подавалась с расстояния всего 2 см, тогда как дистанция должна составлять хотя бы 1 метр. Необходимо усовершенствовать технологию беспроводной передачи энергии, конструкцию антенны и так далее. В последующих опытах учёные планируют попробовать передать в живой глаз текстовую информацию.

  Американцы разработали всепогодный источник света, предназначенный в первую очередь для бедных стран, для жителей, не имеющих доступа к электрической сети, а также для людей, пострадавших в стихийных бедствиях. Но сначала новинку предложили обычным покупателям. Светильник LuminAID состоит из гибкой тонкоплёночной солнечной батареи, пары плоских аккумуляторов размером с монетку и нескольких ярких светодиодов. Все они герметично запечатаны в полупрозрачный полимерный пакет – он одновременно играет роль рассеивателя. Эта оригинальная новинка – разработка компании LuminAID Lab. Основали её выпускницы школы архитектуры университета Колумбии Анна Сторк (Anna Stork) и Андреа Срешта (Andrea Sreshta). Изобретательницы подчёркивают главное преимущество LuminAID перед другими аварийными источниками света: тонкий пакет легко складывается, да и в развёрнутом виде занимает очень мало места. Для того чтобы LuminAID заработал, его нужно предварительно подержать на дневном свету. Ещё эту лампу-подушку следует надуть, так, как надувают, скажем, детский плавательный круг. Остаётся только нажать герметичную кнопку, чтобы получить свет. Полная зарядка светильника LuminAID на ярком солнце занимает 4-6 часов, после чего аппарат готов выдавать 35 люменов в течение 4 часов (условный режим «чтение») либо 20 люменов на протяжении 6 часов (режим «аварийный свет, ночник»). Аккумуляторы рассчитаны на 800 циклов зарядки. Плавающий светлячок, очевидно, пригодится не только беднякам, но и самым обычным путешественникам, охотникам, туристам. В походах компактный, лёгкий, гибкий и водостойкий LuminAID может оказаться куда удобнее, чем фонарики и ночники традиционной конструкции. Вот на внимание со стороны обычных покупателей и рассчитывают создательницы устройства, мечтающие довести проект до конвейера. Как сообщает Inhabitat, недавно авторы всепогодного светильника запустили в Сети 40-дневную кампанию «Дайте свет, получите свет» (Give Light, Get Light). Суть её заключается в том, что, заказывая один LuminAID себе (за $25), человек тем самым дарит такую же лампу безымянному бедняку из какой-либо развивающейся страны.

  Компания Arkansas Power Electronics International сейчас работает над созданием электрического блока питания, способного обеспечить работоспособность автомобиля с подзарядкой от электросети. Электромобили представляют собой новое направление в области экологически чистого транспорта. К сожалению, на данном этапе они очень энергоемки и требуют больших затрат времени для подзарядки. Тем не менее, популярность таких автомобилей с каждым годом растет, что заставляет ученых серьезно задуматься над созданием технологий, позволяющих существенно экономить время и электроэнергию. Последние 10 лет сотрудники компании APEI пытаются внедрить в электроприборы вместо стандартных кремниевых – карбидокремниевые полупроводники, которые обычно применяются при высоких температурах и чрезвычайно неблагоприятных условиях, например, в крыльях летательных аппаратов и капотах гибридных автомобилей. Из-за экстремальных условий работы карбидокремниевые полупроводники должны выдерживать температуру до 600 градусов по Цельсию, в то время как кремниевые рассчитаны на температуру не выше 150 градусов. Теперь перед учеными стоит задача разработать компактный дизайн карбидокремниевого блока, так как вопрос температуростойкости уже решен. Блок питания, который создала компания APEI вместе с коллегами из Арканзаского университета, в 2009 году получил награду R&D 100 и попал в число 100 самых прогрессивных новинок техники во всем мире. По мнению Тая МакНатта, директора отдела по коммерческому развитию APEI, карбидокремний по сравнению с традиционным кремнием обеспечивает меньшее сопротивление в открытом состоянии для данного блокирующего напряжения, что несет в себе заметные преимущества. Благодаря этому можно создавать менее емкие и быстрые переключатели с меньшими диэлектрическими потерями и потерями переключения. В ходе исследования карбидокремниевых полупроводников APEI также разработала новый блок питания, способный преобразовывать электроэнергию, необходимую для зарядки электромашин. Это позволит получить ряд преимуществ – от высокой эффективности до уменьшения размера и веса, получаемых за счет высокочастотного функционирования. Это мультичиповый блок питания. Он очень компактный, экономный и весит немного. Потребность в карбидокремниевых полупроводниках привела к потребности в блоках питания, которые будут снижать стоимость и увеличивать эффективность электроники. Мультичиповый блок питания APEI разработан на основе карбидокремниевых компонентов. Благодаря ультраскоростному переключению на более высокую производительность блок питания способен выдерживать температурные режимы, превышающие допустимую норму на 250 градусов по Цельсию. Так как карбидокремниевые полупроводники оперируют в условиях высоких температур, система контроля температуры уже не играет такой важной роли в блоке питания. Благодаря этому система контроля температуры в мультичиповом блоке гораздо меньше по размеру и легче, что делает сам блок питания гораздо более компактным. Новые блочки компании APEI рассчитаны на эффективную работу на более, чем 96 процентов, в то время как большинство современных блочков справляются со своей задачей на менее, чем 92 процента. Новая технология также демонстрирует очень высокую плотность рассеиваемой мощности. Отдаваемая мощность на килограмм карбидокремниевого блочка составляет 25 киловатт, в то время как самые современные блочки выдают всего 2.5 киловатт на килограмм. По мнению Мак Натта, более высокая температуростойкость и частота переключения, достигаемые путем комбинирования этих двух технологий, позволит электронным системам достичь десятикратного уменьшения в размере и весе. Блоки питания, разрабатываемые компанией APEI, – это технологии будущего, технологии, которые прокладывают путь для автомобилей, работающих за счет экологически чистой электроэнергии. Это направление вполне оправдает себя в области персонального транспорта, особенно, если удастся разработать быструю и экономную подзарядку.

  Приводя вышеизложенные достижения в индустриальных нанотехнологиях, остаётся только констатировать, что научная активность приводит в лидирующих в науке странах (см. табл. 1) и к созданию инновационных технологий. Поэтому задача активизации фундаментальных и прикладных исследований в России становится как никогда актуальной.

Что ещё ждать от нанотехнологий! (обзор новых достижений)

Что ещё ждать от нанотехнологий!
(обзор новых достижений)

Профессор Олег Фиговский (США-Израиль)

  Как правило, когда говорят о нанотехнологиях, основное внимание уделяют их освоению в новой электронике, медицинских приборах и диагностике, в новых источниках тока. Но нанотехнологии привносят прогресс и в такие "консервативные" области как, например, сельское хозяйство.
  Так, учёные из Малайзии показали возможность обнаружения пестицидов в продуктах питания с помощью квантовых точек (КТ) ZnCdSe. Учеными N A Bakar, M M Salleh и др. было изучено изменение спектра фотолюминесценции квантовых точек при погружении их в водный раствор и раствор с пестицидами. Для этого сравнили интенсивность спектров люминесценции КТ, погруженных в деионизированную воду и в раствор с пестицидами. Оказалось, что ширина спектра, его форма и пик от вида пестицида значительно не зависят. Эти параметры определяются размером КТ и их формой. При погружении КТ в раствор с пестицидами происходит лишь небольшое "тушение" интенсивности. "Тушение" спектра объясняется по-разному. Например, X форстеровским резонансным переносом энергии (передачей энергии возбуждения между молекулами-хромофорами в ближнем поле за счет диполь-дипольного взаимодействия), или транспортом электронов при контакте молекул пестицида –акцепторов с поверхностью КТ-доноров (соответственно уменьшением вклада электронов КТ в люминесценцию). С увеличением концентрации пестицидов от 2,5 до 2500 мг/л интенсивность спектра фотолюминисценции КТ уменьшается линейно. Степень чувствительности КТ к различным пестицидам определяется по экспериментально полученным кривым. Ученые считают, что квантовые точки ZnCdSe можно использовать для определения наличия пестицидов в жидкостях.
  Для повышения адаптивности культурных растений к внешним негативным факторам при хранении, получения  полноценных  и здоровых всходов, роста и развития растений, повышение их продуктивности и качества семян последующих репродукций компанией Nanotech Ind., Inc. (США) разработана новая агробионанотехнология, отличающаяся лабильностью и мобильностью состава и свойств, которые могут согласно прогнозам меняться, обеспечивая при этом устойчивое развитие производства посевных семян и растениеводства, а также  сельскохозяйственного производства в целом.
  В  этой запатентованной нанотехнологии применен подход, позволяющий использовать природные системы адаптации семени и биологически активные (нано)чипы в порах  кожуры и тем самым создавать дополнительную устойчивость и надежность семени к негативным факторам окружения. Биологически активные (нано)чипы содержат все необходимые ингредиенты для прорастания семян и их защиты от воздействия неблагоприятных факторов окружения.
  Разработанная  наноагробиотехнология позволяет менять состав физиологически активных веществ, в том числе фитосанитарных,  и  их природу с учетом особенностей формирования (нано)систем и взаимодействия компонентов (наночастиц) на молекулярном  и надмолекулярном уровнях друг с другом в (нано)чипах в зависимости от видов  выращиваемых культур,  конкретных  почвенно-климатических условий возделывания различных растений, специфичности заболеваний, вызванных микроорганизмами почвенных и других вредителей, а также достичь длительности хранения посевного материала без потерь его посевных качеств.
  В едином технологическом процессе объединена  нанотехнология предпосевной подготовки семян, состоящая из процессов создания, стабилизации и нанесения физиологически активных полифункциональных (нано)чипов, включающих по крайней мере один природный минерал, стабилизатор (нано)чипа,  регулятор роста и развития растений, ингибитор возбудителей заболеваний растений, микроэлемент питания,  удобрение, иммуномодулятор и другие физиологически активные, а также фитосанитарные вещества.
  Принципиально новым в этой нанотехнологии является разработанный комплексный подход к процессу получения высококачественного посевного материала. Он состоит в том, что биологически активные  и фитосанитарные  компоненты, предназначенные для повышения адаптации семян и растений к  реальным негативным условиям окружающей среды, конструируются в виде полифункциональных (нано)чипов, а их встраивание в (нано)поры кожуры семян осуществляется с помошью нанотехнологии.
  Важным в разработанной (нано)технологии является то, что, принимая во внимание прогноз негативных для растениеводства факторов, состав и природу (нано)чипов можно менять с учетом проявления новых рисков, заполняя пассивные (нано)матрицы  соответствующими биологически активными и фитосанитарными (нано)частицами, обеспечивающими  повышение толерантности растений  к новым неблагоприятным факторам окружающей среды, всхожести, урожайности и продуктивности.
  В результате мониторинга эффективности нанотехнологии предпосевной подготовки семян выявлены следующие основные преимущества:
  –    пролонгация покоя семян – возможность хранения посевного материала без потерь качества длительное время,
  –   активация процессов выхода  семян из состояния покоя в меняющихся условиях окружающей среды за счет дифференцированного использования разнообразных по составу и структуре (нано)чипов в предпосевной обработке семян,
  –    увеличение всхожести семян,
  – повышение толерантности растений к возбудителям заболеваний, засолению, засухе, заморозкам и другим негативным факторам окружения,
  –    увеличение урожайности,
  – улучшение качества продукции за счет сохранения и повышения показателей, характеризующих хозяйственно-ценные признаки растений,
  –  существенное уменьшение норм расхода физиологически активных и фитосанитарных компонентов,
     –   высокая экологичность разработанной нанотехнологии,
     –   адаптивность к имеющимся технологиям предпосевной подготовки семян.
  Указанные преимущества достигаются за счет разработки физиологически активных (нано)чипов для обработки семян различных сельскохозяйственных культур. Состав и количество нанесенных на семена наночипов  зависят от результатов мониторинга  условий возделывания сельскохозяйственных культур, статистических данных экоусловий и прогноза на ближайший год по таким показателям как температура почвы и окружающей среды, влажности и атак микроорганизмов, возбудителей заболеваний, характера заболеваний, типов семян, обладающих глубоким или неглубоким покоем, а также их размером и  потенциальными возможностями семени, выражающимися в показателях энергии прорастания и всхожести. Кроме того, состав (нано)чипов формируется с учетом наличия в почвах доступных форм калия, фосфора и азота, а также  различных необходимых для растений микроэлементов питания - цинка, меди, кобальта, железа, лития, марганца, молибдена и других микро – и мезоэлементов питания. Поэтому диапазон составов  компонентов (нано)чипов варьируется в очень широких пределах от 1.10-10 % – 100%. Гомеопатические количества (нано)чипов используются при замочке семян растений, макроколичества  - при опудривании, а промежуточные – для дражирования.
  Составы наночипов варьируются в зависимости от внешних факторов, воздействующих на семена, а также необходимости достижения высокой полевой всхожести. По этому  принципу меняется состав наночипов в зависимости от возделываемой культуры.  В нанотехнологии предусмотрена масштабная дифференциация получения наночипов, т.к. предусмотреть все внешние факторы одновременно невозможно, также очень сложно прогнозировать возникновение атак возбудителями заболеваний, а также изменение параметров окружающей среды, которые тесным образом связаны с активацией или затуханием атак, а также продуктивностью растений, особенно при изменении климата, который мы наблюдаем, проще говоря, нельзя создать один наночип на все случаи жизни и огромное количество наночипов в ответ на все  реальные, а главное – и возможные вызовы.
  В технологическом аспекте разница в использовании (нано)чипов для обработки семян растений, имеющих различные типы покоя, заключаются в том, что семена, имеющие неглубокий покой, обрабатываются без дополнительных процедур, а имеющие глубокий покой – скарификации, т.е  механическому повреждению кожуры, что позволяет  обеспечить проникновение в поры кожуры (нано)чипов и тем самым влиять на активацию ростовых процессов и способствовать индуцированию защитных реакций растений на фитопатогены – возбудители заболеваний, а также   стрессы, вызванные засолением почв, экотоксикантами, дефицитом молекул, обеспечивающих питание растений на самых ранних этапах развития  (макро-, мезо-, и микроэлементы питания).
  Таким образом, в настоящее время предпосевная обработка семян различных сельскохозяйственных культур может  проводиться  с использованием  современных нанотехнологических подходов  и применением экологически чистых природных многокомпонентных  полифункциональных (нано)чипов, состоящих из пористых матриц и заполненных физиологически активными веществами различного спектра действия. Такие (нано)чипы имеют пористую высокоразвитую поверхность, размер пор которых колеблется от нескольких нанометров до микрон. Как правило, эти матрицы  имеют различную природу, физико-химические свойства, эксплуатационные характеристики и другие параметры, определяющие возможности их использования в качестве носителей для получения физиологически активных полифункциональных  (нано)систем. Причем при определенных условиях конструирования (нано)чипов достигается пролонгированное выделение действующих веществ, обладающих биологической активностью. Эффект пролонгации обеспечивает длительное воздействие средств защиты растений на вредителей, возбудителей заболеваний сельскохозяйственных  растений, сорную растительность в посевах и другие неблагоприятные факторы окружения.
  Американские ученые обнаружили в атмосфере Земли значительное количество наночастиц, которое продолжает увеличиваться. По их мнению, наночастицы, отражая солнечные лучи, могут серьезно изменить климат на планете, вызвав очередной Ледниковый период. Также наночастицы могут быть опасны для здоровья человека, предупреждают ученые. По последним наблюдениям американских ученых, в атмосфере нашей планеты уже находится значительное количество наночастиц, невидимых глазом, но могущих оказать влияние как на погодные процессы, так и на здоровье человека, причем не обязательно положительным образом.
  По мнению Реньи Цанг и Алексея Хализова из отделения атмосферных исследований Техасского университета агрокультуры и машиностроения (Texas A&M University), количество наночастиц в разных частях света увеличивается, но почему это происходит остается загадкой. Ученые занимались вопросом того, как образуются наночастицы и каким образом происходит увеличение их количества, когда они вступают во взаимодействия с различными органическими испарениями. «Это один из самых плохо изученных атмосферных процессов,  – говорит Реньи Цанг, – однако, нам удалось выяснить, что некоторые виды органики быстро растут в атмосфере. Собираясь в больших количествах, они отражают солнечный свет назад в космос – своего рода обратный парниковый эффект. А ведь это может значительно изменить климат на нашей планете». Кроме того, отмечают ученые, распространение наночастиц в воздухе может обострить такие заболевания, как астму, эмфизему и другие легочные заболевания. По словам исследователей, они разработали новый способ замера наночастиц и создали модель определения степени их влияния на атмосферные условия. «Погодные изменения – самое существенное последствие наличия наночастиц» - подчеркивает Реньи Цанг. «Образуясь, наночастицы собираются в облака им могут влиять на погоду. Они могут образовываться  в районах, где есть нефтехимические заводы, выбрасывающие много аэрозоля, около других заводов».
  Широкое применение электронной бумаги "i2R e-Paper" поможет спасти лесные массивы на Земле, так как такая бумага, разработанная тайваньскими исследователями, является первой, которая может быть стерта и записана по-новому достаточно большое количество раз. Для печати на электронной бумаге "i2R e-Paper" используется специальный принтер с термопечатающей головкой, наподобие тех, которые используются в факсах. Когда напечатанная на листе электронной бумаги информация теряет свою актуальность, она стирается одним нажатием кнопки на принтере. При проведении испытаний электронной бумаги "i2R e-Paper" исследователи из Тайваньского исследовательского института промышленных технологий (Industrial Technology Research Institute) определили, что она может выдержать без потери качества около 260 циклов стирания и последующей печати. Такая электронная бумага, по мнению разработчиков, является идеальной заменой для различного рода объявлений, временных указательных знаков, железнодорожных билетов и прочих документов, которые, как правило, заканчивают свое существование в мусорной корзине. Электронная бумага "i2R e-Paper", несмотря на свое "электронное" наименование, для выполнения своих функций не требует никакого источника электроэнергии и ламп подсветки. Ее "чудесные" свойства заключены в ее покрытии - полимерной пленке со специальными жидкими кристаллами, изготовленными на основе молекул холестерина. Отсутствие любых электрических проводников делает эту бумагу гибкой и чрезвычайно легкой. Опытные образцы электронной бумаги "i2R e-Paper" имеют размер стандартного листа формата A4. На изготовление одного листа была затрачена сумма, эквивалентная двум долларам США. Но, внедрение технологии массового производства такой бумаги позволит сократить в несколько раз ее стоимость, а появления на потребительском рынке бумаги "i2R e-Paper" следует ожидать в течение следующих двух лет.
  Амилоидные отложения служат причиной множества тяжелых и неизлечимых недугов, таких, например, как болезнь Альцгеймера. Однако ученые Туомас Ноулис из Кембриджского университета (Великобритания) и Маркус Бюхлер из Массачусетского технологического института (США), попробовав иначе взглянуть на существование амилоидов, предлагают различные биоинженерные направления, в которых они могут найти себе применение. Всякий белок имеет уникальную пространственную структуру, которую он приобретает в процессе сворачивания, или фолдинга. Она определяет всю жизнь белковой молекулы, с чем, как и когда она взаимодействует. Но у многих белков трехмерное строение может слегка измениться таким образом, что их молекулы начинают необратимо взаимодействовать друг с другом, формируя плотные отложения. Стоит образоваться «начальной точке» этого процесса, как в него начнут вовлекаться всё новые и новые молекулы, плотные нерастворимые амилоидные тяжи растут и постепенно отравляют клетку, и если это происходит в нейронах головного мозга, мы получаем какое-нибудь нейродегенеративное заболевание. Но физико-химические характеристики амилоидов таковы, что позволяют приспособить их к выполнению некоторых специфических функций. Они необычайно устойчивы к различного рода повреждениям, что делает их удобными структурным материалом. Некоторые бактерии, в том числе кишечная палочка Escherichia coli, используют амилоидные отложения для прикрепления к поверхности или соединения клеток в колонии. Кроме своей устойчивости, амилоидные тяжи отличаются большой гибкостью, что делает их действительно удобным материалом для создания клеточной основы, в том числе в клеточных культурах. Исследователи проанализировали структуру амилоидов и пришли к выводу, что она дает белковым тяжам прочность, позволяющую поспорить с шёлковой нитью. При создании искусственных амилоидов первоочередной задачей будет научить обычные белки формировать эти прочные структуры «на заказ». По словам исследователей, этого можно добиться, введя в белковую молекулу ион металла: он подтолкнёт белок к образованию нужной структуры, не изменив её механических свойств. Кроме обычных биологических задач вроде создания подложки-матрикса, на которой смогут расти культуры клеток, исследователи предлагают делать из амилоидов едва ли не нанопроволоку, организовывать с их помощью направленный рост полимеров при создании органических солнечных элементов, контролировать посредством амилоидных структур адресную доставку лекарств в ткани, а еще заживлять раны, использовать в водоотталкивающем покрытии и т.д.
  А голландская дизайнер и биохимик Джалила Эссаиди с генетиками из Forensic Genomics Consortiumу сделала лучший бронежилет в мире... из человеческой кожи. Сначала генетики вывели трансгенных коз, в молоке которых содержится белок паутины – такой белок выделяют железы паука-золотопряда. Сплетенный в волокна, этот белок в десять раз прочнее стали. Затем этот белок добавили к культуре клеток кожи человека. И примерно за пять недель вырастили кусок пуленепробиваемой человеческой кожи. По словам автора проекта Джалилы Эссаиди, смысл ее изобретения в том, чтобы повысить безопасность человека в современном мире. После вживления пуленепробиваемой кожи человеку она сможет защитить его от любых аварий, природных катастроф, и, в частности, от «шальной бандитской пули».
  Имплантируемый электрокардиостимулятор (ЭКС) размером меньше рисового зернышка создан в Колумбии, его массовое производство, возможно, начнется через пять лет, сообщил один из авторов изобретения доктор медицинских наук Хорхе Рейнольдс (Jorge Reynolds), выступая по колумбийскому телевидению. По его словам, в ближайшее время прибор пройдет испытания на животных, а его массовое производство может начаться уже через пять лет. Имплантироваться пациенту он будет в амбулаторных условиях, и вся процедура займет не более 15 минут. За состоянием здоровья пациента врач сможет следить дистанционно. По мнению Рейнольдса, новый кардиостимулятор будет стоить около тысячи долларов, в то время как цена нынешних аппаратов составляет 12 тысяч долларов. Электрокардиостимулятор, или искусственный водитель ритма (ИВР) предназначен для поддержания или навязывания частоты сердечных сокращений пациенту, у которого сердце бьется недостаточно часто или имеется электрофизиологическое разобщение между предсердиями и желудочками (атриовентрикулярная блокада). Первый такой прибор весил 50 килограммов, находился вне тела пациента, и импульсы к сердцу проводились по проводам через кожу, а ЭКС будет весить менее 1 грамма.
  Американские биологи с большим успехом использовали старые номера газет для производства биотоплива. Исследователи из университета Тьюлейн обнаружили в фекалиях животных ранее неизвестный штамм бактерии, который назвали TU-103. Он примечателен тем, что производит непосредственно из целлюлозы топливо на основе бутилового спирта (butanol fuel). Причём TU-103 делает это в присутствии кислорода, что существенно удешевляет метод производства. Поэкспериментировав ради хохмы на газетах, биологи отметили, что «превращение» в бутанол целлюлозы, самого распространённого органического материала на Земле, – сбывшаяся мечта многих учёных. Стало быть, мир на шаг приблизился к созданию недорогой, эффективной и экологичной альтернативы бензину.
  Чувствительный прибор, разработанный немецкими учеными, облегчит задачу предотвращения терактов, поскольку способен обнаружить одну молекулу пентрита среди 10 миллиардов молекул воздуха. Пентаэритриттетранитрат (пентрит) является сверхмощным взрывчатым веществом: несколькими граммами можно разнести в клочья пассажирский автомобиль. Обнаружить его присутствие со стопроцентной вероятностью можно только с помощью лабораторных тестов методом исследования смывов с поверхностей или спектрометрии, анализирующей мобильность ионов (IMS). Служебные собаки практически неспособны унюхать пентрит, поскольку лишь незначительная часть его молекул попадает в окружающую среду. Неудивительно, что из-за этой «неуловимости» пентрит более чем популярен у террористов. Исследователи из Дармштадтского технического университета (Германия) разработали сенсор, который укреплён на квадратной пластинке со стороной 1 см. Когда молекула пентрита попадает в нанотрубку сенсора, входящие в состав взрывчатого вещества нитрогруппы тянут молекулу к внутренней поверхности трубки, что в итоге приводит к изменению проводимости устройства. Это изменение регистрируется электроникой.
Инженеры предлагают встраивать датчик в стационарные металлодетекторы и сканеры либо создать портативный вариант, поместив устройство в ручной пылесос. Поскольку производства подобных сенсоров не потребует особых затрат, их можно устанавливать не только в аэропортах, но и перед входом в спортивные и торговые комплексы, отмечают создатели.
  Природа вдохновила британских учёных на создание нового типа пористых материалов. Как замечает Кармен Торрес-Санчес из Университета Хериота-Уатта, в природе нет однородных структур. Если внутри объекта есть пустоты, наблюдается их градация: чем ближе к поверхности, тем они меньше. Это помогает достигать оптимального соотношения массы и прочности и предотвращает разрушение всей структуры даже при существенных повреждениях. Для имитации этого природного свойства г-жа Торрес-Санчес и её коллега из Университета Стратклайда Джонатан Корни применили к расплавленному полимеру низкочастотное маломощное воздействие ультразвуком. Регулируя интенсивность ультразвуковых волн, можно создавать полости разного размера и варьировать их распределение. Исследователи утверждают, что получаемый после застывания материал имеет множество вариантов применения в строительстве, биомедицине и других областях.
  Китайские ученые создали систему, которая может вырабатывать электричество, разлагая органические вещества, одновременно с этим очищая от органических соединений сточные воды. Янбяо Лю (Yanbiao Liu) с коллегами разработал фотокаталитическую топливную ячейку, электродами в которой являются анод, представляющий собой систему из титаноксидных (TiO2) нанотрубок и катод из платины. Используя энергию солнечного света, ячейка разрушает содержащиеся в сточных водах органические соединения, образующиеся при их разрушении электроны переходят к катоду, таким образом химическая энергия конвертируется в электрическую. Лю отмечает, что органические соединения в сточных водах могут являться важным источником энергии – полная переработка всей органики, теряющейся со сточными водами, ежегодно могла бы обеспечить до трети от общемирового ежегодного потребления энергии. Таким образом, поиск не наносящих ущерба окружающей среде способов извлечения энергии из отходов, приводящих продуктов, не представляющей опасности, весьма актуален. Исследователи использовали разработанную ими топливную ячейку для очистки моделирующих сточные воды растворов от ароматических соединений, азокрасителей, фармацевтических соединений и средств личной гигиены. Все эти соединения разрушались в топливных ячейках, при этом происходило выделение энергии. Модификация электродов полупроводниками, например, сульфидом кадмия, позволяет системе использовать для разложения органических соединений свет видимой области спектра вместо ультрафиолета. По словам Лю, это означает, что новая система может использоваться для очистки сточных вод «под открытым небом», вне специально приспособленных камер с ультрафиолетовым излучением.
  Как мы видим, реальные нанотехнологии могут сделать многое, что позволит значительно улучшить жизнь всего человечества. Жаль только, что увлекаясь распилами и откатами, российская бюрократия плодит не достойные инженерные решения, а такие проекты как наноасфальт или нанокниги, которые потом навязываются потребителям с оплатой самим же государством (здесь я цитирую российских журналистов, в частности, Юлию Латынину).

Кому и зачем заниматься нанотехнологиями?

Колонка полупостороннего
Кому и зачем заниматься нанотехнологиями!
Олег Л. Фиговский,
академик Европейской академии наук,
директор нанотехнологического центра «Polymate» (Израиль)
и директор компании Nanotech Industries, Inc. (США)


  Институтом экономических стратегий РАН была проведена оценка геополитического потенциала современных цивилизаций. Так в западно-европейской цивилизации наибольший интегральный показатель мощи (ИПМ) имеет Германия (5,5 балла); в восточноевропейской – Польша (2,8 балла). В евразийской цивилизации наибольший ИПМ  имеет Россия - 5,8; США обладают самым высоким ИПМ среди стран мира – 8,3 балла, за ними следует Китай - 7,0.
  Таким образом, рассматривая геополитическую мощь современных цивилизаций в составе их  наиболее крупных частей, можно сделать вывод о том, что наибольшую геополитическую мощь и устойчивость демонстрируют цивилизации с моногосударственной (индийская, японская) структурой либо те, которые имеют
в своем составе две-три страны (североамериканская, китайская, океаническая). При этом ожидаем более высокий интегральный показатель мощи титульной страны, цивилизации или страны-лидера и котировки и цивилизации в целом. Серьезно потеснить «моноцивилизации» в общем рейтинге смогли только западноевропейская и евразийская цивилизации (20 и 12 стран соответственно). Евразийская цивилизация, несмотря на то что в историческом плане относительно недавно она могла считаться «моноцивилизацией», находится в состоянии цивилизационного раскола и, как следствие, является полем экспансии граничащих с ней цивилизаций.
  Как видно из вышеприведенного анализа Россия имеет значительный геополитический потенциал, уступая только Китаю и США, но не использует его для инновационного развития и модернизации. Президент РФ Дмитрий Медведев неоднократно подчеркивал, что модернизация необходима стране в широком смысле этого слова. Требуется серьезное обновление политической и экономической систем, всех общественных механизмов. И все же, прежде всего, нужны новые научные знания и технологии.
  Если обратиться к опыту США, то ответом на советские успехи в космосе и атомной технике там стала модернизация научно-технической сферы путём создания Агентства передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA). Весь современный технологический облик мира зарождался в его лоне. DARPA – это организационное воплощение и эффективный инструмент государственной научно-технической политики, это интеллектуальный центр построения стратегии будущего, точка концентрации ресурсов для рискованных научных исследований и технологических разработок. Люди, занимающиеся вопросами научно-технического развития, отчетливо понимают, что, если прийти к финансовым воротилам и начать рассказывать им о перспективах каких-то научных разработок, инноваций, то их, мягко говоря, не поймут. Акулы бизнеса пожмут плечами и скажут: спасибо за вашу инициативу, но мы уж лучше будем продолжать вкладывать наши деньги в недвижимость и в операции на фондовом рынке. Возьмем космонавтику, ядерную сферу или интернет: от идеи до коммерческого использования наукоемких инноваций проходят десятки лет. Какой совет директоров, представляющий интересы акционеров, проголосует за такие длинные и рискованные инвестиции? Когда финансовый капитал равнодушен к научно-техническому развитию, получить поддержку можно только у ответственных политиков с другой направленностью и горизонтом мышления. А сфера обороны и безопасности, как известно, для нации и государственных руководителей – дело святое. Поэтому многие цели финансирования научно-технической сферы обосновываются именно этими соображениями.
  Как рассказал известный российский ученый Владимир Рубанов, «в истории Соединенных Штатов был момент, когда доля японской электроники на американском рынке превысила пороговое значение (если не ошибаюсь, 17 процентов). И американское государство среагировало на это. Впрочем, решало оно проблему не административным способом, а путем возведения таможенных барьеров. Был создан консорциум в области электроники (SEMANTEC) в форме частно-государственного партнерства, который довел долю американской электроники до требуемых уровней путем вполне добросовестной конкуренции. Поучителен подход к постановке и решению проблем информатизации в США. Человеком, который совершил в Америке информационную революцию, был вице-президент Альберт Гор (не только выдающийся государственный деятель, но и видный ученый). Он известен не как пропагандист компьютерной техники, а как организатор реформирования работы федерального правительства в рамках межведомственной комиссии под названием National Performance Review. А. Гор определил три болезни американского государства на тот период времени: «несвязанность управления страной»; «организационный маразм»; «финансовый тромбоз». На излечение государства от этих болезней он и направил применение информатизационных технологий. Отличительной чертой деятельности А. Гора была не только целеустремленность применения информационных технологий, но и последовательность: принудительный перевод документооборота в электронную форму, размещение государственных заказов только через электронные торги и т. п. Государство опять-таки действовало не административным нажимом, а побуждением и стимулированием. Без овладения информационными технологиями стало невозможным продолжать государственную службу, а без оснащения бизнеса компьютерами – участвовать в поставке товаров и услуг для государственных нужд (а это громадный сегмент рынка). В общем плане в США действует система, в рамках которой государство выступает исследователем будущего, заказчиком перспективных разработок и инкубатором для их доведения до превращения в промышленный образец. После этого в дело вступает бизнес, который превращает инновации в массовую продукцию и организует ее коммерческую реализацию».
  – Принцип DARPA заключается в том, что средства, как правило, выделяются не на программы работ действующих структур, а на реализацию оригинальной идеи, автор которой поддерживается организационно и финансово. Под проект создаются временные проектные структуры (сообщества) выдающихся свободных ученых-энтузиастов, обладающих даром предвидения и не опасающихся шокирующих научных, технико-технологических переходов. Необходимый обслуживающий персонал (технический, наемный, административный) нанимается на временной основе под конкретные проекты. Основная идея государственного влияния заключается в обеспечении новаторского императива агентства, защите его деятельности от протекционизма и заинтересованности ведомств. В России пока при формировании инновационных проектов продолжается ориентация на длительно существующие структуры. Но институт имени великого ученого и сам великий ученый – это далеко не одно и то же! Думаю, что многие ученые, чьи имена носят созданные ими структуры, вряд ли испытали бы чувство гордости за нынешнее положение дел (вопрос о причинах сложившегося положения вынесем за скобки). Поэтому нужно не ожидать всплеска инновационной активности от утративших свой потенциал учреждений, а создавать новые структуры под творческих людей с перспективными идеями. Собственно, так ведь и возникали в свое время научные центры, носящие имена их создателей. Так что инновационную структуру надо создавать под человека с идеей, а не наоборот. Это принципиальный момент. Попытка «приписать» автора инновационной идеи к сложившейся структуре и погрузить его в устоявшийся научный дискурс может загубить все дело.
  По сравнению с опытом DARPA, российский проект – фонд «Сколково» – вызывает сомнения в своей эффективности. Первые шаги фонда свидетельствуют о его сильном крене в сторону коммерциализации и чрезмерном стремлении к получению первых, даже мелких успехов. В результате погони за поиском проектов (а не перспективных идей и людей) возникает опасность того, что за отдельными деревьями можно перестать видеть лес. Наметившееся смещение акцентов на инновационный бизнес в ущерб генерации знаний как основы разработки масштабных национальных проектов вызывает опасение повторения неудач, проявившихся при создании технопарков, венчурных фондов и высокотехнологичных государственных корпораций. В результате Сколково рискует не стать запускающим механизмом инновационного развития страны.
  В настоящее время DARPA весьма озабочено катастрофическим недостатком ученых новой формации, и агентство разрабатывает мероприятия по привлечению молодежи к карьере, связанной с науками, технологиями, инженерией и математикой (STEM – science, technology, engineering, math) с акцентом на вычислительных системах. Руководители агентства полагают, что возможность Америки конкурировать в условиях растущего международного взаимодействия будет затруднена, если количество способных понимать передовые технологии и творить инновации выпускников в ближайшие десятилетия будет недостаточным. Поиск «правильных людей» с нужными талантами и способностями становится все более сложным, приобретает глобальный характер, способствующий активизации «охоты за головами» по всему миру.
  Фонд «Сколково» также беспокоится о потенциальной нехватке инновационных инженеров и в ноябре будут проведены первые занятия по курсу «Innovative Engineering», где предполагаются семинарские занятия, которые позволят проявиться талантливым людям с оригинальной идеей. Решение этой задачи процедурой инициирования заявок и отбора проектов по формальным признакам с сильным уклоном в пользу быстрейшего коммерческого успеха вряд ли сможет обеспечить нам успех в глобальной конкуренции за головы даже наших соотечественников. Для успеха фонда «Сколково» важно определиться с научно-техническим обликом, масштабными проектами, перспективными идеями и творческими лидерами – главной интеллектуальной силой инновационного развития.
  Интересный подход к развитию нанотехнологий осуществляется Финляндией, являющейся сегодня одним из лидеров инновационной экономики. Цель национальной нанотехнологической программы – превратить Финляндию в ведущую европейскую страну в этой области к 2013 г. Финские нанотехнологии ориентированы на фотонику, микротехнологии, аэрозоли, наноматериалы и поверхности; создают добавочную стоимость,  улучшая свойства покрытий, композитов, спортивного снаряжения, электроники, косметики и т.д. Инновационная среда в Финляндии формируется из государственного и частного секторов. Около 300 компаний работают в области нанотехнологий, из них 100 уже имеют коммерческие продукты. Согласно всем европейским опросам продукция финских компаний весьма конкурентоспособна на рынке. Оборот финского коммерческого сектора, использующего нанотехнологии, составил 300 млн. евро в 2008 г. В 2013 г. эта цифра достигнет 1.2 млрд. евро. Кластерная программа нанотехнологий, принятая еще в 2007 г., покрывает восемь региональных кластеров с координационным офисом  в Хельсинки, 300 компаний и 170 исследовательских групп, работающих в научных центрах и университетах страны. Ее главная задача – способствовать возникновению и развитию нанотехнологических компаний в стране. Поскольку программа финансируется государством, предлагаемые в ее рамках услуги являются бесплатными для  всех заинтересованных лиц.
  В первую голову развитию нанотехнологий в России мешает то, что и прочим инновационным направлениям. Зачем и кому ими у нас заниматься? Ну, с учеными все понятно. У них чисто личный интерес к чему-то новому, необычному и непонятному в генах заложен, потому и не могут жить без своих исследований. Дальше в дело должен вступать бизнес – подставлять свое плечо и вытаскивать результаты исследований на рынок. А вот тут начинаются проблемы. Сил и средств у мелкого российского бизнеса хватает только на традиционные виды деятельности – торговлю и мелкое производство уже проверенных рынком товаров. Средний бизнес в плечах поширше будет, но на его плечи ложится подпирание всякого рода крыш, которые со всех сторон на него и друг на друга наезжают, начиная с чисто бандитов и кончая высокопоставленными проверяющими. Какие уж тут инновации, когда все на прикорм уходит. Дай бог себе чуток оставить на черный день и светлое будущее где-нибудь в Новой Зеландии или Израиле. Подальше от всей этой вакханалии авторитетов, рейдеров и покровителей при чинах и погонах. Крупный российский бизнес вообще ни в каких инновациях не нуждается. Он без них на ноги встал и широко шагнул. Все эти инновации у него только под ногами мешаются. Ну, как какой-нибудь умник придумает, как без нефти, газа, руды и леса обойтись? Это ж конец всему делу наступит. Потому российский крупный бизнес не плечи свои под инновации подставляет, а ногами их топчет. На всякий случай, чтоб чего лишнего не взошло. Отсюда, как, кстати, и в США, и в Китае, и в Финляндии надо разрабатывать общероссийские и региональные программы по продвижению инноваций, что, например, успешно делают в Казани и Томске, приглашать бизнесменов на свои совещания, семинары, конференции, чтобы они своими глазами видели и собственными ушами слышали о новых разработках. Идти во власть с предложениями, например, снизить налогооблагаемую базу мелкого бизнеса на величину его затрат на инновации, как это делается в Израиле, ввести для крупного бизнеса обязательные отчисления в федеральный фонд инноваций. Всем миром тащить средний бизнес из-под «крыш».
  И надо, повторюсь, решать вопрос о квалифицированных кадрах, особенно для мелкого и среднего бизнеса. В России есть школы и вузы с пока еще высоким потенциалом и есть уже сложившаяся на настоящий момент сфера наукоемкого бизнеса и производства. Почему бы не наладить их постоянное эффективное взаимодействие? Почему бы инициаторами в этом процессе не выступить самим ученым и преподавателям прямо сейчас? И почему бы, наконец, нам не воспользоваться своими демократическими правами и не попробовать самим обустроить свои образование и науку, раз государство не знает, как это сделать?
  Научный сотрудник Научно-исследовательского института гиперкомплексных систем в геометрии и физике и  директор регионального научно-образовательного центра «Логос» (г. Ярославль) Сергей Кокарев, ссылаясь на свой опыт, рассматривает, осуществима ли в принципе в России затея с негосударственным научным учреждением? Положительный ответ вытекает из того факта, что я являюсь сотрудником одного такого учреждения – негосударственного Научно-исследовательского института гиперкомплексных систем в геометрии и физике (НИИ ГСГФ), основанного российским предпринимателем Дмитрием Павловым в 2007 г. в г. Фрязино. Институт имеет около 20 сотрудников, выпускает собственный журнал, проводит регулярные международные конференции, организует школы для студентов и аспирантов и ежемесячный научный семинар. Как видно из названия, институт создавался под конкретную общую идею, суть которой сводится к разработке физико-геометрических теорий на основе коммутативно-ассоциативного обобщения алгебры комплексных и двойных чисел и решению связанных с этим вспомогательных задач.
  – Мне кажется, – говорит далее Сергей Кокарев, – что пришло время серьезно подумать о системе альтернативного (т. е. негосударственного) школьного и вузовского образования и науки. Здесь я ограничусь описанием общей картины, оставляя детали (которые, конечно, важны!) на дальнейшее обсуждение с заинтересованными коллегами. Важны не отдельные центры, а гибкая и слаженная система, отдельные звенья которой (школьное образование – вузовское образование – наука – производство) работают согласованно и ответственны друг перед другом.
Воспользуемся аббревиатурой САОН (система альтернативного образования и науки). Школьники получают качественное углубленное образование в школьном звене, ориентируясь на будущую специализацию или профессию, банк данных по которым имеется в САОН с некоторым упреждением по времени. Далее эти школьники передаются в соответствующие вузы, где они получают высшее профильное образование, периодически направляясь на практику в научные или научно-производственные коллективы по своему профилю. Выпускники вузов получают работу в этих коллективах или же во вновь создаваемых по соответствующему профилю. Если инстинкт самосохранения у нас еще не потерян, если бизнесмены и ученые еще не отказываются полностью от мысли видеть своих детей и внуков в образованном российском обществе с высоким уровнем культуры, в котором интересно жить и в котором каждый ощущает и принимает на себя профессиональную ответственность за благоденствие этого общества, – есть все шансы договориться и начать «спасение утопающих». Договариваться надо самим, без помощи государства, которое в этой области обнаруживает пока лишь свою беспомощность.
  Что ж – это благородная идея и. например, в Израиле союз бизнеса и науки давно и хорошо организован через многочисленные программы Министерства промышленности. Но здесь встаёт вопрос о качественной экспертизе, ибо важнейшая функция науки – её экспертная функция. Как пишет академик РАН Владимир Захаров: – В последние годы в нашей стране активизировались лженаука и околонаучное мошенничество. Массовый характер приняли попытки, нередко успешные, получения бюджетных средств под «исследования» и «изобретения» без предварительной экспертной оценки ведущих российских и иностранных ученых, специалистов в данной области науки. Зачастую подобные «исследования» не дают никакого научного результата, «изобретения» оказываются в лучшем случае неприменимыми, а «уникальные методики и технологии» являются либо давно известными фактами, либо имеют другого, законного правообладателя.
  – Ярким примером того, как выходцы из лженауки получают возможность освоения бюджетных средств, является скандально известный «изобретатель» Виктор Петрик, «академик» некоей РАЕН. Осужденный в 1984 г. на 11 лет по 13 статьям Уголовного кодекса, среди которых мошенничество, покушение на грабеж, вымогательство, понуждение к даче ложных показаний, после условно-досрочного освобождения Петрик стал применять свои «таланты» в научной сфере. Из недавних и самых громких «научных достижений» В. Петрика – его недавнее заявление о разработке им «броневой керамики» (шпинель), над которой в 60-80-х годах минувшего столетия трудились сотрудники ГОИ и ряд коллективов СССР; ее первый образец появился в ГОИ еще в 1976 г. Как г-н Петрик получил в 1995 г. патент на уже существующую разработку – это отдельный вопрос…– отмечает далее академик Владимир Захаров. – «Синдром Петрика» принял в России характер эпидемии и появились его многочисленные последователи.
  Большинство российских менеджеров считают, что научные и исследовательские центры в стране не удовлетворяют их потребностям в инновациях. Компания может развивать инновации двумя способами: с помощью корпоративного венчура (инвестиционные вложения в технологические проекты с образованием кэптивного венчурного фонда), а также путем покупки внешних стартапов.
  По словам Андрея Введенского, директора департамента программ и проектов Российской венчурной компании, «в России корпоративный венчур в последние годы скорее приобретает форму непрямых инвестиций через фонд». Но, несмотря на наметившуюся тенденцию, большинство компаний в России предпочитает выращивать инновации внутри. Так, согласно исследованию «Инновационная активность крупного бизнеса в России», проведенному PwC по заказу РВК, 67% российских компаний развивают инновации собственными силами, а 16% – с использованием государственных средств (при содействии РВК, РОСНАНО и др.).
  Основная причина такого подхода к инновациям, по мнению Элины Ставиской из «Яндекса», состоит в низком качестве стартапов, представленных на рынке: «Найти снаружи людей, чьи компетенции и наработки соответствовали бы нашим запросам, довольно непросто. Крупным компаниям действительно хотелось бы находить технологии, разработанные другими людьми. Многие уже совершают первые шаги в направлении рынка, смотрят стартапы. Но – по крайней мере на российском рынке – пока состояние проектов, которые называют себя стартапами, довольно плачевное».
  Павел Черкашин, генеральный директор департамента потребительской стратегии и онлайн сервисов Microsoft, полагает, что с развитием венчурной индустрии в России крупный бизнес обязательно придет к аутсорсингу инноваций. «Выращивать инновации внутри корпорации – это значит кормить армии бюрократов и неудачников, – говорит он, – стоимость таких инноваций будет в тысячи раз выше, чем их экономическая эффективность. Корпорации быстро поймут, как и их коллеги на Западе, что инновации должны бурлить в огромном котле с тысячами других стартапов». «Для развития рынка на самом деле важно даже не то, как компании будут вкладывать венчурные деньги, их и так с избытком хватает на рынке, а как они будут приобретать наиболее успешные бизнесы. Когда они сформируют отделы слияний и поглощений (M&A) и начнут рыскать по рынку в поиске интересных бизнесов для поглощения и развития – вот тогда начнётся настоящая венчурная эра в России», – резюмирует Черкашин.
  На сегодня, например, в Израиле, где созданы крупные корпоративные центры (IBM, Intel, Microsoft, Google), более 80% инноваций приходится на "start up" компании, часть из которых покупается корпорациями, но часть, и значительная, развивается самостоятельно.
  Не менее важно и очень опасно для инновационного развития России, что она менее привлекательна, по сравнению с крупными развивающимися рынками, для привлечения прямых иностранных инвестиций. Россия единственная страна в мире из развивающихся экономик, где при  росте ВВП наблюдается старение и естественная убыль населения. А в Индии, Китае и Бразилии есть не только рост, но и население молодеющее.
  Как сообщила глава фонда «Инфраструктурные инвестиции Российской венчурной компании» Светлана Резник, –  Несмотря на громкие заявления, в России сейчас нет внятной политики по прямым иностранным инвестициям. Нет четкого заявления сообществу и глобальному рынку инвестиций, что мы собственно хотим. И что мы готовы за это предоставить. Что мы можем предложить инвестору? Пока ничего, у нас просто есть большое желание. Рынок инвестиций сформировался и в целом уже поделен. Мы сейчас пытаемся запрыгнуть в последний вагон, и чтобы это сделать, необходимо приложить гораздо больше усилий, чем тем «пассажирам», которые пришли вовремя. В Китае и Индии есть заявления, они просты и понятны. В Китае для инвестиций благоприятна производственная сфера – у них есть дешевая рабочая сила и большой ненасыщенный потребительский рынок. Преимущество Индии – англоговорящее население и более высокий уровень образования, соответственно там идет развитие IT-сферы и сферы услуг. У нас такой путь как в Китае и Индии не возможен, массово мы деньги инвесторов не загоним в Россию.
  Она справедливо отмечает, что в России возможен реально только кластерный путь – то есть развитие в отраслях, подотраслях и в конкретных субъектах РФ. И здесь большая проблема, на которую жалуются инвесторы – на коррупцию и административные барьеры, начиная с самого первого этапа инвестирования. В Индии ввели для некоторых отраслей заявительный порядок инвестирования. В России схема начала любого проекта чрезвычайно затруднена. Сначала надо понять где тебя ждут, где ты можешь получить льготы, узнать какие именно льготы и для какого бизнеса, потом найти нужного чиновника… И первый вопрос, который он задаст будет: «Сколько?», имея ввиду не сколько вы планируете проинвестировать, а сколько составит откат.
  Сказывается также серьёзная проблема отсутствия компетенций. Даже если вы обратитесь в самое почетное агентство, чтобы оценить перспективы изобретения, провести экспертизу на внутреннем и глобальном рынке, скорее всего вы услышите отказ или ваш контрагент надолго задумается. А вот если вам сразу начнут оказывать такую услугу – 100%, что это фикция, потому что у нас в России нет специалистов, которые бы могли проводить маркетинг инноваций. Это совсем другое направление, которое в корне отличается от стандартных маркетинговых исследований. Если какая-либо российская компания сделает ставку на это направление, то она будет единственной на нашем рынке.
  Я думаю, что путь разрешения этой проблемы – создание, например, при фонде "Сколково" международного агентства по оценке инноваций. Мой опыт работы в этом направлении, как эксперта в США и Израиле, позволяет сделать вывод, что таких специалистов, и, прежде всего соотечественников, надо привлекать из-за рубежа.
  Мне представляется целесообразным обязательное участие международных экспертов в решении о финансировании такого рода проектов. Тогда мы и получим ответ на вопрос, кому и зачем заниматься инновационными проектами, и, прежде всего, нанотехнологиями.

Перед вызовами новой технологической волны

Перед вызовами новой технологической волны
(обзор новых нанотехнологий )
О.Л. Фиговский, академик Европейской академии наук,
директор Nanotech Industries, Inc. (USA)

  Россия сегодня стоит перед вызовом; этот вызов – так называемая новая «технологическая волна», т.е. усиление в социально-экономическом развитии роли инноваций, которые обесценивают многие традиционные факторы роста. Эта волна по прогнозам ожидает развитые страны уже к 2015 году, и в течение нескольких лет будет в значительной степени обновлена большая часть используемых технологий - во всех сферах не только экономики, но и социальной жизни. Cтраны, которые окажутся не готовы к этой волне, будут отброшены на периферию мирового развития.
  Именно поэтому следует уделить повышенное внимание новым технологиям, и прежде всего, нанотехнологиям. Интерес к нанотехнологиям в ведущих индустриальных странах продолжает расти. За последние десять лет в Соединённых Штатах в разы увеличилось государственное финансирование научных исследований в этой области, выросло число научных публикаций, продолжает увеличиваться количество людей, занятых в нанотехнологиях. Кроме того, бурно развивается рынок конечной нанотехнологической продукции, рост которого в США достигает до 30 процентов в год. Так, в энергетике применение нанотехнологий постоянно расширяется. В частности, новое открытие швейцарских ученых позволяет повысить эффективность фотоэлектрохимических ячеек и даёт возможность производить более дешевое водородное топливо. Обычно процесс включает в себя использование светочувствительных полупроводниковых материалов, таких как оксид меди, для обеспечения реакций, необходимых для выработки топлива. Хотя это очень дешевая технология, она сталкивается с серьезным препятствием – оксид меди, помещенный в воду, очень неустойчив к воздействию света. Исследование, проведенное Адрианой Парамчино (Adriana Paracchino) и Елияхом Тимсеном (Elijah Thimsen), решает эту проблему, с помощью покрытия полупроводника тонким слоем атомов. Под руководством профессора Майкла Гратзела (Michael Gratzel) из Швейцарского федерального института технологий Лозанны, ученым удалось объединить две технологии, используемые современной промышленностью и применить их для производства дешевого водорода. Новая технология позволяет надежно защитить оксид меди от контакта с водой. Преимуществ множество: оксида меди много и он недорог, защитный слой полностью непроницаемым вне зависимости от формы поверхности (она может быть шероховатой для максимальной эффективности), но главное – процесс может быть легко расширен до промышленного масштаба. Суть ноу-хау заключается в наращивании на поверхности оксида меди слоев оксида цинка и оксида титана в один атом толщиной. Используя технику ALD, ученые смогли выдерживать толщину защитного слоя с точностью до одного атома по всей поверхности полупроводника. Это гарантирует стабильную эффективность производства водорода.
  Исследователи из Технологического института Джорджии нашли способ улавливания и сбора энергии, исходящей из радио и телевизионных передатчиков, сотовых сетей и спутниковых коммуникационных систем. Сбор этой энергии может обеспечить питанием такие устройства, как беспроводные сенсоры, микропроцессоры и передатчики связи. Руководитель эксперимента профессор Манос Тентзерис говорит о данной разработке следующим образом: «Нас окружает большое количество электромагнитной энергии в радиодиапазоне, однако никто не мог заставить её на себя работать. Наша группа использует ультра-широкополосную антенну для эффективного улавливания энергии в самом широком спектре частот». Подходящими источниками энергии для этого устройства служит огромное количество типов устройств – от транслятора FM-радио до радара. Улавливатель электромагнитных волн способен «фильтровать» эфир в диапазоне частот от 100 МГц до 15 ГГц; собранная энергия хранится в конденсаторах или батареях. Эксперименты, проведённые с волнами телевизионного транслирования в одном километре от источника, показали, что используемое устройство (они задействовали датчик температуры) вполне работоспособно. Команда учёных планирует, что собираемая энергия сможет питать устройства, потребляющие до 50 милливатт. Сейчас планируется демонстрация работы микроконтроллера, питающегося «энергией из эфира».
  В настоящее время не существует идеального метода для непрерывного обеспечения энергией вживляемых медицинских электронных микросистем. Батареи кардиоводителя, к примеру, подлежат замене раз в восемь лет, что требует сложного и дорогого хирургического вмешательства. Группа ученых из Отдела проектирования микросистем (Department of Microsystems Engineering, IMTEK) который является подразделением Фрайбургского университета в Германии, возглавляемая доктором Свеном Керценмахером (Dr. Sven Kerzenmacher) и состоящая из инженеров, химиков и биологов, разрабатывает миниатюрные топливные элементы, превращающие глюкозу в электричество с помощью катализаторов, в основе которых находятся благородные металлы, такие как платина. Благородные металлы являются весьма подходящими для использования в имплантируемых системах благодаря их стабильности, низкой окисляемости и тому, что большинство из них не отторгается человеческим организмом. Такие топливные элементы вырабатывают электричество благодаря тому, что на поверхности катализатора происходит электрохимическая реакция окисления глюкозы, в которой участвует также кислород, находящийся в крови человека. Собственно топливные элементы представляют собой тончайшую пленку, нанесенную прямо на поверхность имплантируемого устройства. Используемые платина и другие благородные металлы не чувствительны к нежелательным для них химическим реакциям, таким как гидролиз и окисление, которые происходят внутри организма человека.
  Потребность в легких, компактных и обладающих высоким КПД устройствах для хранения энергии огромна и проявляется в различных областях от персональной электроники до гибридных автомобилей. В частности весьма остро стоит проблема улучшения свойств электродов для электрохимических конденсаторов высокой удельной плотности энергии (суперконденсаторов). Недавно был предложен принципиально новый тип электродного материала на основе двуслойных нанотрубок, причем оба их слоя состоят из оксидов различных металлов (снаружи – MnO2, изнутри – Co3O4). При этом требуется прозрачность оболочки для ионов из электролита, чтобы материал ядра тоже мог вносить свой вклад в запасание энергии. Для уменьшения “мертвого объема” нанонить подсоединяется непосредственно к коллектору электронов. Для получения описанного материала сначала формируется массив нанотрубок из оксида кобальта непосредственно на поверхности пластины из нержавеющей стали, играющей роль коллектора электронов. Формирование второго слоя (диоксида марганца) проводится по весьма необычной технологии: сначала поверхность нанотрубок покрывается пиролитическим углеродом, а затем он окисляется марганцовкой с осаждением MnO2 на поверхность Co3O4. Подобная технология позволяет достигнуть емкости в 480 Ф/г при возможности зарядки/ разрядки на 56% за 7 секунд и потере емкости 2,7% за 5000 циклов. Для сравнения, обычный массив нанотрубок Co3O4 деградировал за 5000 циклов на 17,4%, а гибридный материал из УНТ и MnO2 показывал емкость всего лишь порядка 100-200 Ф/г.
  Европейский самолётостроительный концерн EADS представил концепцию экологически безвредного, бесшумного пассажирского лайнера, который летает только за счёт электричества. Проект VoltAir демонстрировался на только что завершившемся авиасалоне в Ле Бурже на одном стенде с футуристическим самолётом-ракетой. Последний может показаться более интересной идеей EADS, зато VoltAir реальнее довести до стадии коммерческого производства. Сделать это планируется к 2035 году.
Суть VoltAir заключается в замене традиционных турбовентиляторных двигателей на один мощный толкающий винт в кольцевом обтекателе, расположенный в хвостовой части. Он должен быть сдвоенным и соосным – как у вертолётов без рулевого винта.
Эффективность нового двигателя планируется повысить путём замены материала для обмотки ротора: вместо меди будут использоваться высокотемпературные сверхпроводники. Они же пойдут на электропроводку, а охлаждать их можно будет жидким азотом. В результате удельная мощность достигнет 7-8 кВт/кг, что сопоставимо с нынешними топливными моторами для пассажирских самолётов. Ещё одна инновация – литий-воздушные батареи, которые разрабатываются для замены привычных литий-ионных аккумуляторов. Как следует из их названия, они используют воздух – точнее, атмосферный кислород – для окисления лития на катоде. Такая батарея способна вырабатывать 1 кВт•ч на килограмм веса. Конструкторы VoltAir смонтировали аккумуляторную систему в грузовом отсеке, чтобы обслуживающий персонал не тратил время на многочасовую подзарядку, а просто поменял выдохшиеся батареи на предварительно заряженные.
  Инженеры испанской компании Baolab Microsystems разработали наноразмерный трехмерный цифровой компас, которы может быть встроен непосредственно в чипы CMOS-микросхем. Трехмерные компасы, твердотельные гироскопы, нашли широкое применения в технологиях изготовления смартфонов и других мобильных устройств. Эти устройства, в большинстве случаев, выполнены в виде отдельных независимых микросхем и используют магниторезистивные материалы или датчики на основе эффекта Холла, объединенные с концентраторами магнитного поля, что позволяет с их помощью определять направление магнитного поля Земли. Представители Baolab Microsystems утверждают, что в отличие от других типов трехмерных компасов, они изготовили микроэлектромеханическую систему (microelectromechanical systems, MEMS) функционирующую благодаря силам Лоренца. Новое устройство получило название 3D Digital NanoCompass. В интервью издательству The Engineer, Найджел Дрю (Nigel Drew), технический представитель в Baolab Microsystems, рассказал: "Основное отличие разработанного нами устройства от существующих подобных устройств, это то, что его без проблем можно изготавливать вместе с чипом микросхемы. Все остальные устройства сторонних изготовителей являются отдельными устройствами или с трудом интегрируются в микросхему, требуя установки отдельно от кристалла магнитного датчика. А это в отрицательную сторону сказывается как на надежности электронного узла, так и на его стоимости".
"Фундаментальной вещью, реализованной нами, является то, что мы разработали технологию изготовления MEMS-устройств, таких как наш компас, используя стандартные маски и оборудование. Таким образом, производителям микросхем даже нет надобности вносить изменения в существующие технологические процессы". Найджел Дрю пояснил, что простота изготовления, и как следствие низкая стоимость таких устройств означает, что в будущем практически все смартфоны, планшетные компьютеры и другие мобильные телефоны будут иметь этот узел, что расширит их возможности. Так же, такие устройства могут стать основой для нового спортивного оборудования, навигационных систем и камер, реализующих функцию дополненной реальности. Первые технологические образцы микросхемы BLBC3-D, внутри которой будет заключено устройство NanoCompass будут доступны для разработчиков электронных микросхем и приборов, совместно с многофункциональным отладочным комплектом.
  Американский коллектив ученых предлагает печатный метод изготовления трехмерных структур «nanotransfer printing». Электромагнитная волна, распространяющаяся в метаматериале, имеет противоположно направленные вектор Пойнтинга (связывается с переносом энергии) и волновой вектор (связывается с направлением распространения электромагнитной волны). Диэлектрическая и магнитная проницаемости в определенном частотном диапазоне принимают отрицательные значения. Примером материала с отрицательным показателем преломления в ближнем ИК диапазоне являются чередующиеся слои «металл-диэлектрик-металл» общей толщиной порядка 100 нм со сквозными отверстиями размерами от 100 до 500 нм и периодом порядка 500 нм, изготовленные методом ионно-лучевой литографии. Достоинством метода является его прекрасная разрешающая способность в микрометровом диапазоне вплоть до 0.01-0.02 мкм, что хорошо согласуется с параметрами рельефа структуры. Однако медленная скорость формирования рельефа и сложность технологического процесса, который необходимо повторять каждый раз для получения нового образца, затрудняют производство таких структур, в особенности, если их размеры достаточно велики.
  В работе была получена 11-ти слойная структура площадью 6,5 см2 со сквозными отверстиями, эффективный показатель преломления Re(n) = -7 на длине волны излучения 2,4 мкм. Сначала необходимо изготовить шаблон-печать, который в дальнейшем может быть многократно использован для нанесения (печати) желаемой структуры на подложку. Для изготовления шаблона используется метод литографии (soft nanoimprint lithography), с помощью которого формируют рельеф на кремниевой заготовке. Глубина протравленных в кремниевой заготовке отверстий – 1 мкм, период структуры 850 нм. Когда шаблон готов, на него методом электронно-лучевого напыления из газовой фазы (electron beam evaporation, physical vapor deposition) наносятся слои Ag (30 нм) и MgF2 (50 нм), в общей сложности 11 чередующихся слоев толщиной 430 нм. Толщина наносимого слоя из Ag и MgF2 меньше глубины отверстий в шаблоне и напыляемые материалы оседают преимущественно на верхней плоской поверхности шаблона, хотя небольшая часть может осесть на стенках отверстий. Для облегчения процесса печати к напыленной структуре прикладывается слой папиросной бумаги, которая пропитывается 5% раствором плавиковой кислоты. Затем на шаблон прикладывается подложка из полидиметилсилоксана (polydimethylsiloxane, PDMS): на подложке делается «оттиск» чередующихся «продырявленных» слоев серебра и фторида магния – структуры с отрицательным показателем преломления. При необходимости напечатанную структуру можно перенести на другую подложку. Остатки материала удаляются из шаблона, чтобы подготовить его к очередному кругу печати. В отличие от литографии, достоинством предложенной технологии являются низкие рабочие температуры и отсутствие тепловой и химической деградации материала, а также возможность печати на подложках большой площади.
  В американской компании Applied Materials научились наносить слои диэлектрика толщиной в один атом каждый, чтобы получался 22-нанометровый чип с транзистором.
Нанотранзистор, сконструированный специалистами Applied Materials, состоит из трёх слоёв: кремниевой основы, проводящего слоя диоксида кремния и изолирующего слоя оксида гафния, содержащего атомы азота. Поскольку от диэлектрика зависит способность транзистора контролировать прохождение электронов, а толщина этого слоя составляет всего 2 нм, инженеры предложили поатомное распределение материала. В целях защиты изделия от посторонних включений, которые содержатся в воздухе, процедура проводится в вакуумной камере. Такой подход, получивший название Centura Integrated Gate Stack, позволяет ускорить прохождение заряженных частиц через транзистор на 10%. Это, в конечном счете, приводит к более быстрой работе микропроцессора или графического чипа с таким транзистором, а также к экономии энергии.
  Новый вид водородных топливных элементов, использующих энергию микроорганизмов, был использован исследователями для придания экспериментальному подводному аппарату переменной плавучести. Этот подводный аппарат представляет собой автономный датчик с электронной начинкой, который может в установленные моменты времени погрузиться на определенную глубину, опуститься на дно океана или всплыть на поверхность. Для управления плавучестью этого устройства используется водород, который является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов определенного типа. Научно-исследовательская лаборатория ВМФ США (Naval Research Laboratory) назвала это устройство Zero Power Ballast Control из-за того, что для его перемещения в водной среде не требуется наличия любого источника энергии. В недавно проведенных испытаниях, проходивших неподалеку от берегов Таиланда, данная технология использовалась для перемещений батитермографа, общераспространенного датчика, который измеряет температуру воды и ее давление на различной глубине. Цилиндрический датчик состоит из двух отсеков: верхнего, в котором находится вся электроника и управляющие клапаны, и нижнего, в котором находится растущая колония микроорганизмов. Микроорганизмы вырабатывают достаточное количество водорода, которого хватает, что бы обеспечить топливом водородные топливные элементы, приводящие в действие всю электронную начинку датчика, так же вырабатываемого водорода достаточно для того, что бы вытеснить воду из объема нижнего отсека, придав устройству положительную плавучесть. Такая технология подводных датчиков может использоваться в паре не только батитермографами, но и с любым типом измерительной техники. Поэтому и область применения этой технологии достаточно широка, как и в военной, так и в гражданской областях. Обнаружение подводных лодок, мин, метеорологические, океанографические исследования – это только самые очевидные области использования новой технологии из весьма широкого ряда.
  Учёным из Стэнфордского университета (США), проводившим исследования под руководством профессора Филипа Вонга (Philip Wong), удалось получить образцы ячеек памяти, в которых роль электродов играют углеродные нанотрубки. Исследователи экспериментировали с резистивной памятью с произвольным доступом (RRAM) и памятью с изменяемым фазовым состоянием (PCM). Оба типа энергонезависимой памяти рассматриваются в качестве потенциальной альтернативы флеш-накопителям. Микросхемы RRAM и PCM, как ожидается, смогут обеспечить более высокие скорости передачи данных и меньшее энергопотребление. В тестовых ячейках RRAM размером 6×6 нанометров используются два перекрещивающихся слоя углеродных нанотрубок, разделённых слоем оксида алюминия. Для изменения состояния памяти прикладывается внешнее напряжение (около 10 В, сила тока – менее 10 микроампер). Экспериментальная PCM-ячейка имеет площадь 2,5 квадратных нанометра. Переключение между логическим нулём и единицей происходит за счёт изменения фазового состояния материала памяти (достаточно силы тока в 1,4 микроампера). В одной из этих фаз вещество носителя представляет собой непроводящий аморфный материал, а в другой — кристаллический проводник. Результаты исследования говорят о том, что применение углеродных нанотрубок позволяет уменьшить размеры ячеек памяти до нескольких нанометров – а значит, существенно повысить плотность хранения информации.
  Новая передовая технология памяти ReRAM, разработанная компанией Samsung,  использует в качестве материала, изменяющего сопротивление, асимметричную двухслойную пленку Ta2O5-x/TaO2-x в отличие от других технологий, в которых применяется пленка из материала Ta2O5. Использование двух слоев разных материалов позволяет ограничить диапазон изменения удельного сопротивления материала. Так же для изменения сопротивления нового материала происходит при существенно меньшем значении протекающего через него электрического тока. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить расход энергии, увеличить число циклов перезаписи до триллиона раз и обеспечивает высокую скорость записи информации в память нового типа. Естественно, имея ресурс в миллион раз превышающий ресурс современной flash-памяти, новая память может стать основой для быстрых и недорогих устройств хранения информации большой емкости. А высокая скорость записи информации, составляющая всего 10 нс, позволяет использовать эту перспективнейшую технологию вместо обычной динамической оперативной памяти.
  Решая проблему создания электроники, совместимой с человеческим организмом, исследователи из университета Северной Каролины разработали устройство хранения данных, компьютерную память, обладающую консистенцией и физическими свойствами желе. "Наше устройство хранения данных является мягким, гибким и чрезвычайно хорошо функционирует во влажной окружающей среде, к примеру, внутри человеческого мозга" - рассказывает доктор Майкл Дики (Dr. Michael Dickey), один из ученых, приложивших свои усилия к созданию нового типа памяти. Мягкость устройства обеспечивается тем, что оно состоит из коллоидного токопроводящего гелевого состава. Внутри геля заключены проводники из сплава металлов галлия и индия, который может переключаться из проводящего состояния в непроводящее. Эти два состояния соответствуют уровням логических 1 и 0, битам информации, хранящимся в обычной памяти. Т.е. биметаллический сплав работает как мемристор, обеспечивая быстроту процесса чтения-записи данных и обеспечивая низкое энергопотребление устройства в целом. Опытный образец такой желеобразной памяти еще не оптимизирован по структуре и имеет весьма малый объем для хранения информации. Но исследователи утверждают, что достаточно просто используя разработанную ими технологию, реализовать устройства хранения данных большого объема, достаточного для работы в медицинских контрольных приборах, биологических датчика, которые работают внутри организма и, возможно, взаимодействуют с ним.
  Впервые о возможности создания звуковых шапок-невидимок учёные заговорили в 2006 году. В 2008-м доктор Стивен Каммер (Steven Cummer) из университета Дюка подвёл под предположения теорию. В 2011 году инженеры университета Иллинойса (University of Illinois Urbana-Champaign) создали первую «акустическую мантию». Отражения звуковых волн от поверхности (вверху) объекта, находящегося на ней (в центре) и скрытого объекта (внизу). Видно, что картина распространения волн в присутствии «невидимки» почти не нарушается (фото Duke University). Сегодня Каммер и его коллеги создали устройство, способное прятать объект от звуковых волн в диапазоне частот, различаемых человеческим ухом (1-4 килогерца), и в воздухе. Для этого они собрали матрицу из пластиковых перфорированных панелей, составленных на определённом расстоянии друг от друга. На плоской поверхности устройство отражает падающие на него звуковые волны таким образом, будто никакой помехи на их пути нет. Так, учёные смогли спрятать за шапкой-невидимкой деревянный брусок длиной 10 сантиметров. Проще говоря, если в его сторону аукнуть, то ответного эха никогда не услышишь.
  Исследователи из Кореи использовали листочки графена для получения прозрачных и легких динамиков, которые, по их словам, могут быть прикреплены к окнам или компьютерным экранам. Йонгсинг Янг (Jyongsik Jang) с соавторами из Национального Университета Сеула использовали струйную печать и технику осаждения паров для того, чтобы осадить пленку из оксида графена на подложку из поливинилиденфторида [poly(vinylidene fluoride) (PVDF)], затем оксид графена восстанавливали с образованием графеновой пленки. Новый метод является не только демонстрацией нового способа получения графеновых пленок, но демонстрацией нового варианта практического применения графена – для получения тонких прозрачных громкоговорителей. Новый тип громкоговорителя представляет собой тонкую поливинилиденфторидную пленку, размещенную между двумяэлектродами из графена. Динамик работает за счет того, что электрический ток вызывает пьезоэлектрические явления, которые приводят к деформации поливинилиденфторида, а деформация этой пленки способствует образованию звуковых волн. Джинию Джиянг (Jinyue Jiang), специалист по оптоэлектрическим материалам из Университета Небраски не только высоко оценивает разработанный в группе Янга акустический прибор, но и отмечает новизну метода осаждения графена. Он подчеркивает, что особая привлекательность этой методики осаждения заключается в том, что
она может быть масштабирована для получения больших количеств графеновых пленок, нанесенных на субстраты различной природы, размер и форму которых можно контролировать.
  Если покрыть обычный песок модифицированным оксидом графита, его способность фильтровать загрязнённую воду повышается в несколько раз. Сам по себе песок используется для очистки воды от вредных примесей более шести тысячелетий, а современные фильтры на его основе одобрены Всемирной организацией здравоохранения, рассказывает Майнак Маджумдер из австралийского Университета Монаша. Вместе с коллегами из Австралии и США он предлагает улучшить полезные свойства этой осадочной горной породы. Исследователи разработали несложный метод «укутывания» песчинок в нанолисты оксида графита, к которому присоединены тиольные группы. После обработки «сверхпесок» может улавливать в пять раз больше тяжёлых металлов и органических красителей по сравнению с обычным. А способность к абсорбции ртути возрастает шестикратно. Продолжительность действия также резко увеличивается: в экспериментах простой песок «пресытился» ртутью за 10 минут, а улучшенный продержался 50 минут. Как утверждают авторы технологии, по своим показателям она сравнима с более дорогими фильтрами на основе активированного угля. Поэтому она пригодится в бедных странах, испытывающих дефицит как питьевой воды, так и водоочистных средств.
  Нынешние методы мониторинга состояния конструкций в большинстве своём основаны на визуальном осмотре специалистами. Такие процедуры затратны, медленны, трудоёмки и в некоторых случаях опасны. Особенно это касается мостов, дамб и подобных сооружений. Американские инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) объединились с физиками Потсдамского университета (Германия) для создания автономной системы контроля зданий и сооружений. Вначале исследователи экспериментировали с силиконовой тканью, дополненной серебряными электродами. В лаборатории этот метод показал неплохие результаты, но на практике материал оказался чересчур тонким для длительного использования. Тогда было решено объединить материал на основе термопластичного эластомера и диоксида титана с электропроводящим полимером –полианилином. Появление трещины вызывает подвижки в бетоне, что приводит к деформации «заплатки» и изменению её электрической ёмкости. Раз в сутки встроенный микропроцессор посылает сигналы расположенным поблизости «заплаткам» и определяет, произошли ли перемены. Поскольку место образовавшегося повреждения можно точно обнаружить, а сигнал об этом поступает в течение 24 часов, система является чрезвычайно эффективной, считают разработчики. А, уменьшив размер «заплаток» (сейчас их длина и ширина составляют около 10 см), можно сократить расходы на эксплуатацию.
  Углеродное покрытие, разработанное в Германии , уменьшает трение режущей части сельхозорудия о землю. В итоге расходы энергии на обработку одного и того же участка могут сократиться на 30%. Ежегодно германские фермеры сжигают во время «битвы за урожай» около миллиарда литров топлива. И половина его расходуется не на сами работы, а на преодоление сопротивления почвы при контакте её с плугом или бороной. Специалисты Фраунгоферовского института механики материалов (Fraunhofer IWM) взялись помочь селянам, привнеся современные технологии в древнюю профессию пахаря. Участники проекта RemBob создали оболочку для орудий на основе алмазоподобного углерода (DLC). Благодаря ей тракторы, тянущие плуги, бороны и культиваторы, могут «уменьшиться» в размерах либо работать не на полную мощность. Почва же станет менее плотной, что благоприятно скажется на урожаях. Ещё одним преимуществом технологии является повышение износостойкости фермерского оборудования. Зубцы бороны за сезон теряют около половины своего веса, и ни высококачественные стальные сплавы, ни традиционные способы защиты металла почти не помогают, говорит один из инженеров, участвующих в проекте, Мартин Хёрнер. DLC-покрытие хорошо выдерживает давление земли. Единственной проблемой является быстрая деформация стальной основы и растрескивание орудий, даже несмотря на сверхпрочную оболочку. Посему исследователи подумывают о том, чтобы поменять сталь на победит или усиленный стекловолокном пластик.
   Новые бионические очки должны дать самостоятельность тем, чьё зрение настолько плохо, что они не могут ориентироваться в пространстве, в том числе и практически слепым людям – рассказывает представитель Департамента клинической неврологии, доктор Оксфордского университета Стивен Хикс (Stephen Hicks).
Внешне данное устройство выглядит как обычные очки, однако внутри оно имеет видеокамеры, систему распознания лиц, а также датчики местоположения и определения глубины. Всё перечисленное оборудование стало сейчас доступным, и инженеры Оксфорда решили объединить их в одной системе. Устройства слежения располагаются на дужках очков. Их сигнал обрабатывается при помощи небольшого компьютера, который передаёт значимую информацию об объектах на мониторы, в виде полупрозрачных стёкол. Отображаемой очками информацией может быть оптимальная дорога, или обработанный для комфортного чтения мелкий текст, или описание человека, который без данного приспособления видится как размазанное пятно. Учёные надеются, что их разработка поможет людям со зрением, ослабшим в силу преклонного возраста или иных обстоятельств. Итоговая стоимость очков будет приближена к стоимости флагманских смартфонов – около пятисот фунтов стерлингов; для сравнения, покупка и дрессировка собаки-поводыря обойдётся в 25000–30000 фунтов стерлингов.
  Идея "печатать" протезы и коронки из биологически совместимых композитных материалов пришла в головы иранских учёных. Хусейн Хейроллахи из Университета имени имама Хусейна и его коллега Фарид Аббасзаде, представляющий Исламский университет Азад, считают, что современные технологии быстрого прототипирования вполне способны воспроизвести копию зуба со всеми его выступами, углами и бороздками. Во всяком случае это гораздо эффективнее, нежели современная «художественная резьба» по полимерной заготовке, считают специалисты. Для получения трёхмерной модели зуба предложено использовать компьютерную томографию конусообразным лучом (CBCT), которая уже применяется в стоматологии. Этот способ почти безопасен для пациента, поскольку доза облучения является минимальной, а качество изображения остаётся очень высоким. Завершить моделирование поможет система автоматизированного проектирования (САПР). После этого 3D-принтер изготавливает протез зуба или целой челюсти по компьютерной мерке из порошкового либо жидкого полимера, поясняют исследователи. Насколько этот процесс дешевле и проще традиционных методик, сказать сложно, потому что до испытаний дело пока не дошло.
  Я думаю, что есть много достижений и у российских ученых в части промышленного освоения нанотехнологий. Поэтому один из последующих обзоров я планирую посвятить работам, представленным на конференции Нанотех`2011 (30/XI – 2/XII 2011, Казань) и на ежегодной конференции Нанотехнологического общества России (5-7/Х 2011, Санкт-Петербург).