Стенограмма лекции "Технологии будущего: наноматериалы и наноэлектроника"

Стенограмма четвёртой лекции из цикла Томские популярные лекции ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО: НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОЭЛЕКТРОНИКА Евгений Грибов, участник команды проекта «Томские популярные лекции» Уважаемые коллеги, гости, горожане. Мы начинаем четвёртую лекцию из цикла «Томские популярные лекции» по приоритетам направлениям проекта «ИНО Томск 2020». Сегодня перед нами предстанет, возможно, самая удивительная, завораживающая, необыкновенная область развития естественных наук и инженерии, которая носит название «Нанотехнологии». Мы рассмотрим сегодня две ветки – наноэлектроника и наноматериалы, и увидим, какая картина перед нами предстанет в будущем, что значат для нас эти технологии, что они значат для развития промышленности, университетов, и какие особенности в них заложены. Сегодня у нас в гостях Валерий Алексеевич Кагадей, заместитель генерального директора компании «Микран», которая в скором времени планирует стать лидером на мировом рынке электроники. Второй наш гость - замечательный лектор Олег Леонидович Хасанов. Он является директором Нано-Центра Томского политехнического университета и расскажет вам о том, какие перспективы нас ждут в области наноматериалов. Итак, мы будем начинать. Первое слово предоставляется Валерию Алексеевичу. Пожалуйста. Валерий Алексеевич Кагадей, заместитель генерального директора ЗАО «НПФ «Микран» Добрый вечер, уважаемые слушатели. Сегодня я вам постараюсь рассказать о таком интересном направлении, которое называется «Наноэлектроника». Рассказывая про любое направление, невозможно начать с середины, поэтому я начну с истоков, т.е. просто с электроники, потом будет небольшой экскурс в микроэлектронику, и только потом мы перейдём к наноэлектронике и тенденциям, к чему это может привести завтра и послезавтра. Если посмотреть на историю развития электроники, то следует начать с 1897 года, когда Джозеф Джон Томсон открыл электрон. В 1906 году он получил за это Нобелевскую премию. Мне бы хотелось, чтобы в аудитории подняли руки те, кто видел электрон. Поднимите руки те, кто не видел электрон. А товарищ Томсон его как-то обнаружил. Есть идеи, как он это сделал? Из зала Под микроскопом. Валерий Кагадей Под микроскопом. Ещё идеи есть? Из зала Делил заряд.

1

Валерий Кагадей Делил заряд. Ещё идеи есть? Он изучал катодные лучи, т.е. протекание тока через вакуумный промежуток, насколько я помню. Но суть заключается в том, что на самом деле электрон никто не видел - не только вы, но и все остальные. Более того, студентам вуза рассказывают странные истории про этот электрон, что он имеет одновременно характер, характеризуется свойствами частиц и свойствами волны. Это говорит о том, что на самом деле никто не понимает, что это такое, но все уверенно его называют, и все знают его свойства. На понимании тех свойств, которые у него есть, создалось такое направление, как электроника. В начале 90-х годов прошлого века были созданы первые вакуумные лампы, в ‘28-м году немецкий учёный Лилиенфельд запатентовал принцип работы первого полевого транзистора. Это был прибор такого типа. В ‘34-м году тоже немецкий учёный Хейл сделал патент уже на полевой транзистор, как на конструкцию. Тем не менее, только в ‘47-м году Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн открыли биполярный транзистор, и в ‘56-м году получили Нобелевскую премию за это открытие. В общем, ‘47-ой год считается той датой, когда началась эра электроники или эра транзистора. Как ни странно, именно открытие транзистора создало наш мир, создало практически все то, что сегодня есть в обществе, в котором вы живёте. Это и Интернет, и компьютер, и все мобильные девайсы, которые у вас на руках, это телевидение, звукозапись, видеозапись - всё это, так или иначе, основано на работе транзистора. В ‘58-м году Джон Килби из компании Texas Instruments создал первую интегральную схему. С ‘58-го года и по настоящее время идёт последовательное развитие этого направления - усложнение интегральных схем. Я позже вам покажу, как это происходит. Следующая эра - это эра твердотельной электроники. До этого была газовая или вакуумная электроника. В 2005 году был сделан первый нанотехнологический чип - чип памяти, а в 2008 году был сделан первый чип микропроцессора, основанный на технологии нанотрубок. Это лабораторные приборы, а не промышленные изделия. Так или иначе, можно говорить о том, что где-то в 2005 году появились первые нанотехнологические интегральные схемы, основанные на нанопринципах. Что говорит эта картинка, кто мне скажет? Из зала Млечный путь Валерий Кагадей Млечный путь. Нет, это некая туманность. Какие ассоциации она у вас вызывает? Ассоциаций нет. У меня она вызывает ассоциации, что мир электроники так же красив, как и Вселенная, которая нас окружает. Идём дальше. На фотографии вы видите трёх наиболее известных людей в области твердотельной электроники - это открыватели биполярного транзистора Бардин, 2

Шокли, Браттейн. Макет, который стоит в музее, и есть первый транзистор. Он выглядел достаточно непрезентабельно, но именно это устройство родило компьютеры и сотовые телефоны, которыми вы сегодня пользуетесь. Вот так выглядела первая интегральная схема. Её открыватель - американец Джон Килби. На что похоже, кто скажет? Из зала На палку. Валерий Кагадей На палку. Ещё есть варианты, ассоциации? Из зала Штангенциркуль. Валерий Кагадей Штангенциркуль. Ещё мне она напоминает мышеловку. Вот в эту мышеловку попал весь мир и до сих пор в ней сидит. Примерно к ‘70-му году прошлого века человечество встало на таком перепутье: да, им надо было выбирать, куда дальше двигать и развивать электронику. Электроника тогда существовала в двух ипостасях: дискретная электроника, когда в схемотехнике использовались дискретные транзисторы, и интегральная электроника, когда эти транзисторы собирались и использовались в виде монолитной интегральной схемы. Но для того, чтобы продемонстрировать, насколько прост был выбор, я привёл вам фотографию, где собраны 100 транзисторов, а в этой микросхеме все 100 транзисторов реализованы на одном чипе. Видно, что человечество, так или иначе, должно выбрать это направление. И к 2008 году эту картинку надо было реализовать в таком виде: 100 транзисторов надо было умножить в 107 раз, чтобы получить миллиард таких транзисторов, а эту микросхему надо было мультиплицировать всего в пять раз, чтобы получить чип размером 1 см на 1 см. Это говорит о достигнутом сегодня уровне интеграции, и о том, что направление, которое было выбрано, правильное. Здесь представлена фотография внешнего вида монолитной интегральной схемы Pentium 4. Это микропроцессор компании Intel, причём это не современный, а достаточно старый процессор Pentium 4. Направление, которое позволило электронике сделать активный шаг вперёд, - это направление компьютеров. Компьютеры потащили за собой всё. Я приложил фотографию первого компьютера, который был изобретён в 1832 году. Что это такое, кто знает? Как это можно прокомментировать? Из зала Механическая машина. Валерий Кагадей 3

Механическая машина, которая производила какие действия? Из зала Считала. Валерий Кагадей Считала, это понятно. Счёты тоже считают. Из зала Сложение, умножение, вычитание. Валерий Кагадей Я не знаю, честно говоря, что она делала. Сложение, вычитание - скорее всего, деление и умножение – возможно, не знаю. Она состояла из 25 тыс. механических частей и стоила 17 тысяч фунтов стерлингов. Сколько фунтов стоит современный компьютер? Из зала Тысячу. Валерий Кагадей Тысяча фунтов. Это очень навороченный компьютер. Он обычно стоит дешевле - меньше тысячи фунтов. 1946-й год очень известный ламповый компьютер ЭНИАК занимал огромную территорию, выделял тепло, как небольшая ТЭЦ. Советский ламповый компьютер «Урал» в ‘60м году был создан на 20 тыс. ламп. На слайде показана линейка микропроцессоров компании Intel, 1971 год. Не так давно, в 90-е годы, размер чипа составлял около 4 мм на 4 мм. В 1981 году небезызвестный вам Билл Гейтс… Кто это такой? Из зала Основатель Microsoft. Валерий Кагадей Хотя бы не сказали, что миллиардер, который обладает самым большим состоянием на Земле. Аудитория технически грамотная. В 1981-м году Билл Гейтс, основатель Microsoft сказал, что 640 Кб оперативной памяти хватит всем и навсегда. Оказался он прав или нет? Из зала Нет.

4

Валерий Кагадей И почему? Из зала Плохие программисты. Валерий Кагадей У него плохие программисты. Я недавно поменял себе Office и увидел, что размер файлов в старой и новой версии отличаются процентов на 30, наверное, в лучшую сторону для нового Office’а. Так что его программисты, в общем-то, работают над уменьшением размера файлов. Он был не прав, это точно. Ещё где-то пять лет назад в науке или рядом с наукой была серьёзная дискуссия относительно того, что можно сказать о том, будет ли спрос на увеличивающееся быстродействие компьютеров, объёмы памяти компьютеров и т.д. Появятся ли такие приложения, такие компьютерные программы, которые будут это требовать? Тогда ответили, что развитие будет продолжаться темпами, которые изобрёл господин Мур. Мур работал в компании Intel, и в 1965-м году сформулировал небезызвестный сегодня закон Мура, который тогда звучал так: «Плотность транзисторов на монолитной интегральной схеме будет удваиваться каждые 1,5-2 года». Развитие этого закона с ‘60-го до 2003-го года нанесено в виде экспериментальных точек и дальше экстраполяция, как это видит современное общество, как это будет развиваться дальше. На слайде легко увидеть, что закон Мура исполняется. Единственное, что скорость увеличения плотности транзисторов на чипе падает. Для схем памяти она падает немного меньше, т.е. удвоение транзисторов происходит каждые 18 месяцев, а для чипов микропроцессоров удвоение происходит каждые 24 месяца. Кто мне скажет, что это за закон, как он существует в природе, и куда его отнести – к физике, химии? Из зала Закон общества. Из зала Закон маркетинга. Из зала Закон применим в природе. Валерий Кагадей Я понимаю что применим. Но заложен ли этот закон в природу, т.е. его открыли как закон природы? Это искусственное правило, которое компания Intel взяла себе на флаг, и любая 5

презентация сотрудника Intel начинается с закона Мура. Значит, это ни что иное, как просто цели, которые поставили перед собой коммерческие компании, прилагающие всевозможные усилия, чтобы этих целей достигать на достаточно длинном временном промежутке. Существует документ, где нарисован план на 10 лет вперёд относительно того, как будет развиваться рыночная экономика в области электроники. В чем здесь логическое несоответствие? Из зала План и рынок. Валерий Кагадей План и рынок. Тем не менее, этот план существует. Более того, я вам чуть попозже покажу, как этот план выполняется тютелька в тютельку. Взгляните на экран. Если говорить о том, как закон Мура реализуется с технологической точки зрения, то увеличение степени интеграции, то есть увеличение количества транзисторов на монолитной интегральной схеме, выражено в том, что уменьшаются размеры элементов транзистора, длина затвора, толщина диэлектрика, которая находится над каналом и отделяет затвор транзистора от канала транзистора. Я не буду рассказывать, как работает транзистор, потому что это займёт у нас очень много времени. На этом слайде приведена фотография, которая показывает, каких размеров достигли в технологии изготовления монолитных интегральных схем, примерно, пять лет назад. Здесь показана просвечивающая электронная микроскопия. Каждая точка - это атом кремния. Вы видите, что точки упорядочены. Это не упорядоченный слой, сверху - поликремний, слой поликристаллического кремния. Это канал, по которому текут электроны, это слой диэлектрика, который отделяет канал от затвора. Потенциал, который подаётся на затвор, управляет током, протекающим через этот полупроводник. Толщина этого слоя и диэлектрика - 10 ангстрем. Кто знает, чему равен размер атома: Микрон, нанометр, ангстрем? Он равен 1 ангстрем. 10 ангстрем - это три монослоя диэлектрика. При этом он должен идеально изолировать одно твёрдое тело от другого твёрдого тела. Это было достигнуто пять лет назад. С тех пор происходит улучшение ситуации согласно закону Мура. Я говорил про плановое развитие. Здесь нарисовано, какие топологические нормы и минимальные размеры должны были быть использованы при производстве монолитных интегральных схем с 2003 по 2011 годы. На слайде представлена фотография примерно 2003 года, откуда был сделан этот прогноз. Сейчас - 2011 год, и в производстве я знаю три фабрики, недавно запущенные в эксплуатацию компаниями Intel, Samsung, где топологическая норма находится в пределах 22-20 нанометров, т.е. на промежутке 7 лет был выполнен план с точностью до года. Здесь показано изображение вируса гриппа, который имеет размер около 100 нанометров. Вирус - это самый маленький биологический объект, который нам известен. Понятно, что самый 6

интересный вопрос, на который надо отвечать, это сколько может продолжаться прогресс, который соответствует закону Мура, и насколько можно делить вещество, получая меньший размер. Рисунок на слайде пытается ответить на этот вопрос. Традиционно считается, что при размерах меньше 100 нанометров, возможны некие нанотехнологические изыски. Почему я использую слово «возможны», объясню немного позже. А здесь изображён предел минимального размера транзистора. Он находится на уровне чуть больше 10 нанометров. Что будет дальше, пока никто не понимает. Но в ближайшее время мы будем знать, на что будет сделана ставка в дальнейшем. Тем не менее, на этом гладком пути, который ведёт в сторону уменьшения размеров, постоянно встречаются сложности, и научные сообщества постоянно упираются в достаточно крепкие стенки, которые мешают дальнейшему развитию. То, где мы находимся сейчас, называется улучшенным транзистором на кремнии. Завтра, скорее всего, кремний в канале транзистора будет заменяться другими гетерогенными средами, такими как германий и арсенид галлия. Но пока никто не знает, что придет на смену монолитным интегральным схемам на основе кремния и на основе полевого транзистора токового прибора. Это значит, что есть варианты на нанотрубках, на квантовых электронных приборах, на одноэлектронных транзисторах, на спинтронике. Сегодня появились еще и варианты на графене. Сейчас любят говорить, что в 1969-м году был дан старт нанотехнологиям. Это традиционная точка зрения. Некоторые утверждают, что это не правда. В 1969-м году Ричард Фейнман, нобелевский лауреат, прочитал лекцию «Там, внизу, - много места», и это было стартовой точкой в развитии нанотехнологий. Фейнман предположил возможность прямого манипулирования отдельными атомами как способа синтеза новых веществ, немного позже я вам покажу, как это было реализовано порядка 20-ти лет назад. В 1974-м году Танигучи впервые определил термин «нанотехнология», как обработку, разделение, объединение, диформирование материалов с молекулярной и потомной точностью. В 1981-м году был открыт туннельный микроскоп, в 1985-м – фуллерена, 1986-м – атомно-силовой микроскоп. В 2000-м году Президент США Билл Клинтон объявил о создании в США нанотехнологической инициативы, на которую были выделены огромные государственные деньги для развития данного направления. Я приведу вам пример, что такое 1 нанометр, и с чем его можно сравнить. Молекула воды чуть меньше, чем 1 нанометр. Молекула протеина существенно больше, чем 1 нанометр. Молекула ДНК существенно больше, чем 1 нанометр. Углеродная нанотрубка тоже. Как для наноэлектроники, так и для нанотехнологии существует достаточно большое количество определений, сделанных различными учёными. Но мне больше всего нравится и бл и з ко о п р е д е л е н и е т о в а р и щ а З а бл о ц ко го : « К в а л и ф и ц и р о в ат ь и зд е л и е ка к накнотехнологическое можно, если, по крайней мере, один из его размеров находится в диапазоне менее 100 нанометров, и при уменьшении размеров твёрдого тела оно изменяет свои физические, химические или какие-то другие свойства, и эти свойства используются при создании этого нового прибора». То есть для того, чтобы объект был отнесён к пониманию нанотехнологического, должно произойти два события. Первое, размер должен быть меньше 100 нанометров. Второе, должны произойти кардинальные изменения его свойств и их использование в этом наноустройстве. Сегодня этим термином часто злоупотребляют. Если 7

работаем в размерах меньше 100 нанометров – это нанотехнологии. При этом никаких изменений свойств не происходит, но всё равно это нанотехнологии, потому что за это платят деньги. Могу предположить, что сам термин нанотехнологий возник по одной простой причине. Бытует мнение, что в Америке - стране, которая является ведущей страной для развития всех наук - раз в пять лет ученые меняют свой словарь. Они не меняют науку, не меняют исследования, а меняют свой словарь, чтобы когда они пишут заявки на гранты, у чиновников, которые им выдают деньги, не приедались предыдущие термины. В течение пяти лет они выдают деньги на один и тот же термин, потом им становится тяжело давать деньги на одно и то же, поэтому ученые переименовывают и вводят новые термины на старые известные явления. Вот нанотехнологии. Этот термин, может быть, даже возник примерно из-за этого. Известны два метода для создания построения нанообъектов. Один из них - метод «сверхувниз», который использует традиционная микроэлектроника. Образ этого объекта – когда вы берёте большой объект и начинаете отсекать от него лишнее, оставляя ту форму и размер, который вам надо. В наноэлектронике это в основном литографический процесс. Метод «снизувверх» заключается в том, что вы берёте маленькие объекты и из них собираете то, что вам необходимо. Этот метод сборки наноэлектроники реализуется в основном с помощью сборки и самосборки из атомов и молекул. На следующем слайде представлен вариант технологии «сверху-вниз». В принципе, он основан на простых вещах: формирование изображения в фоточувствительных слоях и перенос этих изображений в нижележащие слои. При этом самым важным моментом во всей этой технологии является устройство, которое позволяет формировать эти маленькие изображения в фоточувствительных слоях. Это по-прежнему инверсионные установки инверсионной оптической литографии, которая сегодня уже позволяет получать размер до 20 нанометров. Дальше, это электронно-лучевая литография. Технология «сверху-вниз», в отличие от предыдущей технологии, пока что не имеет такого производственного практического решения. Это большие лабораторные методы. Но они, так или иначе, базируются на химических и биологических процессах, и с помощью них получают нанопроволоки, нанотрубки и тому подобные вещи. Здесь приведен слайд, который я вам обещал показать. Это по Фейману манипулирование отдельными атомами. В 1990 году Иглер из компании IBM с помощью манипулирования атома ксенона на поверхности никеля написал слово IBM. Каждая точка – это атом ксенона. Чуть позже был собран кружок из атомов меди. Это фотография, на которой изображено то, как Иглер последовательно собирал неупорядоченно разбросанные атомы. Он их брал, переставлял, составлял окружность до тех пор, пока у него не получилось изображение. Ограничение технологии «снизу-вверх» пока достаточно серьезное, не все из них сегодня преодолены. Очень тяжело задавать точки, в которых начинается процесс самосборки, позиционирование этих точек должно происходить с очень высокой точностью. Сложные топологии и сложные надежные конструкции изготовлять достаточно тяжело. Те стратегии, которые используются, основаны на ненанозаконах. Да, это классические законы катализа, создание полей напряжения,

8

законы дифракции или же использование методов комбинирования, использование метода «сверху-вниз» и «снизу-вверх». Если говорить о том, что же из наноэлектроники сегодня находится у нас в повседневной жизни, то абсолютно уверенно можно сказать только об одном направлении – это наногетероструктурная электроника. Это то направление, за которое Жорес Алферов получил Нобелевскую премию. Я думаю, вы все это хорошо знаете. И это методы, в которых с помощью петоксиального наращивания создаются очень тонкие слои полупроводников разного состава, в которых свойства носителя тока существенно отличаются от их свойств в объемных твердых телах. Эти носители находятся в квантовых ямах или в квантовых точках. Например, гетероструктура синтегаля приводит к увеличению подвижности и увеличению рабочей частоты. Данный слайд демонстрирует, как могут изменяться свойства твердого тела вследствие простого уменьшения их размеров. Если взять куб и начать уменьшать его до такого размера, что толщина будет равняться нескольким нанометрам, то станет возможно в этом слое получить так называемый двумерный электронный газ, который по своим свойствам полностью отличается от газа электронов, например, в металле. Если вы начнете уменьшать это твердое тело еще в этом направлении до квантовой проволоки, то вы получите одномерный электронный газ. А если вы уменьшите это тело еще и в этом направлении до кубика с характерной гранью в несколько нанометров, то вы получите нульмерный электронный газ. Эти все объекты используются для создания приборов наноэлектроники. Получают такие объекты с помощью установок молекулярной эпитаксии. Внешний вид такой установки представлен на этом слайде. Это классическая установка, с помощью которой исследуют нанообъекты, это сканирующий туннельный микроскоп, это вакуумный прибор. Есть приборы, которые более часто используют. Это атомно-силовые микроскопы. Что придет на смену наноэлектронике завтра? Когда я говорил, что в повседневной жизни используются наногетероструктурные приборы, я не сказал, где они используются. Классический пример содержится у каждого сейчас из вас в кармане. Это сотовый телефон. Сотовый телефон содержит несколько интегральных схем, сделанных на основе наногетероструктурных транзисторов на основе синтегаля. Обычно это приемо-передающая часть вашего телефона, т.е. та часть, которая отвечает за излучение сигнала в атмосферу и за прием обратного сигнала в ваш телефон. Второй пример тоже достаточно классический и используется обществом достаточно давно – это лазерные указки, в том числе, которыми слепят все самолеты. Это все устройства наноэлектроники. Никто не знает, что будет в наноэлектронике завтра. Нет победившей технологии, нет победившего прибора. Есть понимание того, что возможно это будут нетоковые приборы. То есть современная основа всей электроники – это транзистор, прибор, в котором протекает электрический ток, которым управляют с помощью или поля, или другого тока. Есть возможность, что прибор, который захватит, заполонит весь мир, не будет использовать токовые принципы, а будет использовать некий другой принцип. Что это будет, никто не знает. Так или иначе, это возможные приборы на квантовых свойствах нанотрубок или нанокластера. Это может быть молекулярная электроника 9

с базовыми элементами в виде отдельных атомов или молекул, в том числе органических и живых. Это может быть одна электроника или спинтроника, но скорее всего передача и обработка информации будут базироваться не на токовом принципе. Сколько элементов в себе содержит периодическая система Менделеева? Больше 120-ти. Она конечная или бесконечная? Непонятно, конечная или неконечная, но развиваться она будет в какую сторону? В большую. Очевидно, что это будут нестабильные элементы, потому что там все элементы, начиная с сотого, нестабильны. Можно ли найти атомы, которые будут занимать промежуточные значения в периодической таблице Менделеева, например, займут место между азотом и рядом стоящим атомом в промежутке? Из зала Нет. Валерий Кагадей Почему? А почему в дискретном? А как же отличается новый химический элемент? На один заряд что ли? Кто химики здесь? Изотопы заполняют эти промежутки. Я не знаю ответа на вопрос, можно ли найти/открыть новый элемент между азотом и кислородом. Но квантовые точки могут заполнить все эти промежутки в периодической таблице Менделеева, причем они могут их заполнить посредством того, что человек их создаст целенаправленно и положит в то место периодический системы, где ему хочется. То есть человек в квантовой точке может полностью моделировать электронную структуру квантовой точки и предавать ей такие оптические, электронные, химические свойства, которые он захочет. Не буду рассказывать, как это делается, потому что времени у меня уже нет. Но это искусственные объекты, которые дополняют природу. В природе, мне кажется, все-таки нет элементов, которые могли бы находиться в промежутках между элементами в периодической системе. А эти искусственные объекты дополняют природу и развивают ее. Я, например, не знаю, чем тут можно ограничиться. Теперь несколько слов о квантовой проволоке. Квантовые проволоки – это объект, который можно представить в виде чрезвычайно тонкой нити. Их научились выращивать различное количество, полное разнообразие, от просто иголочек до деревьев, как представлено на этом слайде. И все это можно вырастить методом самосборки в едином цикле - углерод и углеродные нанообъекты. 90% всей современной электроники построены на кремнии. Углерод - элемент из той же самой группы, что и кремний, но на нем пока что не создана никакая электроника. Все это находится в лаборатории. Объекты чрезвычайно интересные, обладающие уникальными свойствами, как нанотрубки, фуллерены, графит. Этот объект называется уже по-другому – графен. Знаете такой объект? Знаете, кто получил за него Нобелевскую премию? Из зала

10

Эмигранты из России. Валерий Кагадей Эмигранты из России. А что они уже граждане Англии? Например, на углеродных нанотрубках уже есть объекты, которые называются транзисторами. Это лабораторные объекты. Одна нанотрубка лежит, а сверху положили другую нанотрубку. В каждой из них поделили электрический ток. На слайде показано, как с одного электрода в другой протекает ток, как будто это полевой транзистор, а на этот электрод подают потенциал, который управляет протеканием тока через этот электрод. Вот вам транзистор. Все, больше ничего не надо. То есть надо взять две нанотрубки, положить их друг на друга и подвести к ним электроды. И эта штука начинает работать. Другой вариант, когда нанотрубка стоит в вертикальном положении, вокруг нее создается кольцевой полевой электрод, и ток течет в этом направлении. Ток не протекает – это ноль, подали положительный сигнал – ток протекает сюда – это единичка. Ноль, единичка – вот вам цифровая логика, на которой можно построить компьютер. Если говорить о том, как развивалась современная микроэлектроника в сторону уменьшения размеров, то она уменьшалась, в том числе в направлении количества электронов, которое передает 1 бит информации. То есть, если ноль, то тока нет, если единичка, то ток какой-то протекает. Ток протекает в течение какого-то времени, умножая силу тока на время протекания, вы находите то количество электричества, которое передало вам бит информации. Так вот, это количество электричества сегодня доходит уже до счетного количества атомов, счетного количества электронов. Куда можно дойти, уменьшая все это дело? Не знаю. Можно придумать прибор, в котором единицей переноса информации будет наличие или отсутствие одного электрона в цепи. Это называется вводной электроникой. Такие приборы есть, они известны. Есть квантовые компьютеры, которые на вводной электронике пытаются теоретизировать, создавать компьютеры и т.д. На последнем слайде показано, как создать предельную схему памяти, т.е. как записать наибольшее количество информации на наименьшей площади. В данном случае это делается следующим образом: у вас есть некая подложка, это поатомное разрешение каждой точки, есть атом. У вас есть нанотрубка. Расположение каждого атома строго упорядоченно. Если это атом водорода, то это будет нолик, если это атом фтора, то это будет единичка. Сканируя нанотрубку вдоль этой поверхности, вы считываете потенциал над каждым атомом, считываете ноль или единичка. Если вы хотите перезаписать информацию, то вы с помощью этой нанотрубки переставляете атомы фтора с атомами водорода, переписывая эту битовую карту, которую вы записали. Значит, плотность записи тут достигает, допустим, 1015 байт на квадратный сантиметр. Не могу себе представить эту величину, это очень трудно. А отвечать придется все равно вам, а не мне. Готов ответить на ваши вопросы. Тот, кто знает английский, переведите то, что написано слева: «В этой жизни вопросы гарантированны, а ответы нет». Поэтому не обещаю, что я отвечу на все ваши вопросы, но уверен, что они у вас будут.

11

Олег Леонидович Хасанов, директор Нано-Центра Национального исследовательского Томского политехнического университета, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Наноматериалы и нанотехнологии». Спасибо большое. Я продолжу тему, которая была объявлена, как тематика нашей лекции наноматериалы и наноэлектроника. Про наноэлектронику вам уже рассказали, поэтому я остановлюсь на такой сфере исследования разработок, как наноматериалы. Я представлю вкратце наш центр - Нано-Центр Томского политехнического университета. Он является участником национальной нанотехнологической сети в рамках федеральной целевой программы развития инфраструктуры наноиндустрии Российской Федерации. Мы занимаемся разработкой наноматериалов более 30-ти лет, с 1980-го года. И основное направление наших исследований в данное время - это разработки технологии изготовления изделий из нанокерамических материалов во всем многообразии наноматериалов, которые сейчас разрабатываются и исследуются. Я немного позже остановлюсь на этой классификации, но во всем этом разнообразии мы акцентировались на объемных наноструктурных материалах и в частности на нанокерамике. Нас вы можете найти на сайте, на порталах национальной нанотехнологической сети, в интернет-порталах нанотехнологий. Томский политехнический университет является соучредителем национальной ассоциации наноиндустрии, участниками нанотехнологического общества России и т.д. Сейчас это уже действительно структурированное сообщество, которое пытается целенаправленно решать актуальные задачи, стоящие не только перед исследователем, но и перед экономикой. По итогам всяческих конкурсов в прошлом году наш Нано-Центр был признан победителем среди 100 лучших научно-исследовательских учреждений, организации России, и был включен в топ-100. Мы являемся экспертами корпорации «Ро снано». В прошлом году был создан Мультидисциплинарный нанотехнологический центр «Сигма» по при поддержке «Роснано», который только начинает свою работу. В этот центр мы вошли как центр коллективного пользования нанотехнологическим оборудованием. Конечно, контакты с «Роснано» достаточно для нас важны и актуальны. Я чуть позже скажу, что мы являемся одними из исполнителей проекта, который «Роснано» поддержал в этом году, - это проект по созданию промышленного производства нанокерамики на заводе в Новосибирске, я о нем по подробнее расскажу. В этом году уже мы получили некое признание на международных выставках по нанотехнологиям. Теперь я хотел бы вам показать шкалу классификаций объектов на шкале масштабов, которой немного коснулся Валерий Алексеевич. Это та самая сфера, где находится нанометровый диапазон. Это область, где диаметр спирали ДНК - один нанометр, вирус - 10 нанометров, а атом водорода - один ангстрем. Кстати атомы водорода видели на электронном микроскопе в Паркентском физико-техническом институте. Этот микроскоп был создан в 30-е годы 20 века. Это уникальный прибор, и физики нашли возможность визуализировать волны электронной плотности и получили изображение в газете «Поиск». Я с удивлением увидел эту фотографию атома водорода два года назад, отличная фотография. Вот тот самый витраж, о котором так же Валерий Алексеевич упомянул. Я немного подробнее остановлюсь, почему этот витраж относят 12

к изделиям нанотехнологий, хотя коллоидное золото еще в 17 веке было применено для росписи витражей в церквях. Оказалось, что действительно это было открыто интуитивно, и, может быть, эмпирически. На самом деле оказалось, что в наночастицах золота, которое покрывали эти витражи, создавались или возникали резонансные эффекты, то есть длина волны видимого света - от красного до синего и фиолетового - могла войти в резонанс с электромагнитным полем этих наночастиц от атомов золота. И в процессе этого резонанса возникали электромагнитные колебания. Их энергия была достаточна для разрушения слабосвязанных органических молекул, которые могли разрушать слабые связи. Так можно было в какой-то степени очистить воздух от этих органических примесей дыхания, испарения пота и т.д. Эти эффекты чувствовались - воздух становился чище в церквях, которые были расписаны такими витражами. Поэтому последние исследования показали причину таких эффектов. Это достаточно интересный пример применения если не природных нанотехнологических объектов или наноструктурных объектов, то искусственно созданных. В природе очень много наноструктур, которые нас окружают. Это сажа, дым, пыль. Сигаретный дым – это, в общем, наночастицы. Размеры частицы дыма - максимум 10 нанометров. Из них видно только облако, отдельную частицу вы не увидите. А облако - это наноструктура. Если говорить о динамике развития событий, то целенаправленные исследования в этом направлении начались в конце 19 века, а в начале 20 века уже потребовались устройства, приборы, установки, которые бы позволяли генерировать и создавать, как мы сейчас называем, наноструктурные объекты. Тогда они назывались «коллоидные частицы». Сажа, дым, пигменты - все это тоже нанообъекты. В ’19-м году был предложен метод выделения коллоидных частиц из растворов с помощью ультрацентрифуги. В ’26-м году за этот метод Сведбергу была присвоена Нобелевская премия. В ’31-м году был построен первый просвечивающий электронный микроскоп в Германии. И только в ’86-м году было признано, что это действительно эпохальное событие, за которое немецкий ученый Руска получил Нобелевскую премию в 1986 году. И здесь мы действительно переходим на лекцию физика Неймана, где он сказал, что внизу полным-полно места, которую он сделал в ’59-м году, а уже в ’55-м году в Советском союзе была присуждена Ленинская премия Игорю Мороховуидру. В то время он был директором одного из уральских комбинатов, в котором разрабатывались технологии разделения изотопов урана для атомной промышленности. Конечно, эти работы были закрыты, об этой премии знал ограниченный круг лиц, и тем более об этой разработке. Но были созданы нанофильтры или фильтры с размерами пор порядка единиц десятка нанометров, которые пропускали молекулы гексафторида урана 238-го изотопа и не пропускали молекулы гексафторида урана 235-го изотопа. То есть это был фильтр на молекулярном уровне. И эти фильтры нужны были для разделения изотопов делящихся элементов от неделящихся. Поскольку эта задача была поставлена достаточно жестко, она была решена в то время конкретным образом – были получены никелевые фильтры по оксалатным технологиям. В то время в промышленности заработали такие фильтры. Они могли быть применены и были применены в реальной технологии в определенный период времени. Вы понимаете, производительность фильтров невысокая, это диффузионный процесс. Конечно, разрабатывали новый метод разделения изотопов, сейчас это центрифужный метод, он 13

наиболее эффективный. Прогресс пришел, проявил свое влияние, и эти нанофильтры были заменены на более производительные методы. Промышленный пример применения нанотехнологий мы уже имели в Советском союзе в ’55-м году. Действительно в 70-е годы потребности электроники вышли на уровень перехода на нанометровые масштабы структурных элементов. И к этому первые подошли японцы. Первым, кто предложил термин «нанотехнологии», был Танигучи, об этом уже сказал Валерий Алексеевич. Я не буду останавливаться на всем известных открытиях в области сканирующей туннельной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, открытиях новых углеродных структур фуллеренов, нанотрубок и графенов. Это динамика событий, которая показывает, что разработки в нанотехнологиях велись уже с конца 19 века. Сейчас это у нас на слуху, как инициативы на государственном уровне. Когда в США увидели, что Япония их опережает в разработках наноэлектроники, они объявили свою нанотехнологическую инициативу в 2000-м году. А в Советском союзе, точнее в России, только в 2005 году была сформулирована инициатива Президентом Путиным о необходимости развития на государственном уровне этой технологии. Я не случайно оговорился «еще в Советском союзе». Тогда мы определенным сообществом организовывали всесоюзные конференции, они назывались «Физико-химия ультрадисперсных сред». При президиуме Академии наук существовала специальная секция ультрадисперсных среды. На это постоянно обращалось внимание руководителей страны, что это направление перспективное. В Советском союзе были очень хорошие заделы в области теоретических и фундаментальных исследований. В Министерстве высшего образования, Академии наук, в вузах существовали отраслевые программы по ультроспецсредам. В итоге только к 2005 году Глобе удалось все это довести до уровня официальных решений и государственных программ. По поводу планов материалов, то разница масштабов впечатляет. Здесь наглядно представлено, как соотносится один нанометр и один метр. Можете себе представить, что такое один нанометр? Это 1 миллиардная доля метра. Я бы хотел акцентировать ваше внимание на том, что такое наноматериалы. О каких материалах мы говорим? Охарактеризую их именно как наноматериалы. Это материалы, у которых количество атомов или молекул на поверхности структурных элементов сопоставимо с количеством атомов или молекул в объеме. Все привычные окружающие нас материалы имеют соотношение единиц процентов, в лучшем случае долей процентов, т.е. количество атомов на поверхности по отношению к количеству структурных элементов или атомов в объеме. То есть все свойства привычных нам материалов определяются механическим, физическим, электрофизическим, магнитным объемом и т.д. В наноматериалах доля поверхности уже сопоставима с долей атомов и молекул в объеме, с определяющей структурой, которая включает все свойства: физические, химические и механические. Большой вклад вносит поверхность. Здесь мы имеем дело с высокой долей поверхности по отношению к объему. Мы говорим о том, что мы имеем дело с наноматериалами. Отсюда - фундаментальное отличие свойств наноматериалов от свойств обычных материалов по электропроводимости, по магнитным, механическим свойствам. Ключевой момент, как можно характеризовать отличия. Я бы даже не сказал, что это отличия 14

при переходе в менее, чем 100 нанометров. Здесь вы увидите, что, даже если у нас атомы молекул имеют размеры, то порядка 20 нанометров. Вся доля атомов на поверхности составляет порядка 10%. Это не так много, но это уже кое-что. А в обычных материалах, скажем, в крупных кристаллических наноматериалах. доля поверхности составляет больше процентов по отношению к объему, поэтому все свойства определяются объемом, и мы имеем, то, что имеем. А если мы перейдем к материалу, у которого доля поверхности, хотя бы выше10%, то все свойства будут определяться валентностью. Они кардинально отличаются от обычных свойств. В этом направлении и работали физики и химики в течение 20 века. Сейчас стало очевидно, что, действительно, востребован переход на новый уровень свойств во всех отраслях, эти свойства могут обеспечить наноструктурный материал. Актуальным стала разработка разных классов наноматериалов от наночастиц, до нановолокон. Это нанотрубки, которые можно отнести к одномерным. К двумерным можно отнести нанопленки с толщиной порядка 1 нанометр. Трехмерные наноматериалы - это материалы, у которых структурные элементы сохраняют наноматериалы и размеры, но при этом они разделены границами, хотя имеют границы, разделяющие наноматериал структурными элементом. Сам материал может быть вполне осязаемым, объемным - кубические сантиметры, кубические метры, если хотите. Мы как раз и сосредоточились на том, чтобы создать объемные наноструктурные материалы, в которых внутренние структурные элементы сохраняют свой нанометровый масштаб. В конечном виде это вполне осязаемое, реальное изделие с внутренней наноструктурой. Все искусство заключается в том, чтобы сохранить наноструктуру до конечного состояния в изделии. Если говорить о керамике, то это материал, в котором зерна кристаллов состоят из единичных кристаллов зерна и имеют нанометровые размеры. Стало быть, границы между этими зернами велики. Они будут определять свойства этой керамики не самими кристаллитами и внутренними кристаллическими структурами, хотя она тоже эффектно искаженная, и поэтому у нее есть свой внутренний потенциал метастабильности, что способствует проявлению новых свойств. Границы между этими зернами являются одним из факторов, которые приносят новые свойства в эту нанокерамику. Почему они обладают совершенно другими свойствами, чем обычные керамические материалы? Хотя сейчас техническая, микроструктурная керамика также создается из искусственного сырья, имеющего размеры частиц порошков, из которых уже создается тонко-техническая керамика размером единицы микрон. Мы стремимся к тому, чтобы перейти на сырье, имеющее размеры нанометров, т.е. нанопарошки, в которых после их консолидации сохраняется размер зерен порядка нанометров. Здесь показаны некие подобные оценки распределения нанопродукции между отдельными отраслями на начало 21 века. Я уже попытался сказать, почему именно наноматериалы считаются сейчас перспективным направлением развития - именно из-за своих новых свойств, определяемых фундаментальными отличиями структуры от структуры обычных материалов. Такие материалы весьма востребованы для химии и машиностроения. Медицина, фармацевтика, косметика – это сейчас актуальный рынок, в котором нуждается человечество постоянно, ежедневно. Даже электроника пока еще на данном этапе может быть на подходе в этих сферах и остальные отрасли также в стадии подхода массового применения наноструктур и наноматериалов. Также по отдельным 15

прогнозам, рынок изделий из наноматериалов будет кратно возрастать каждые десять лет. Ожидается, что к 2020-му году рынок изделий в области нанокерамики, нанокомпозитов, нанопорошков достигнет порядка 100 тыс. тонн в год. Это для того, чтобы покрыть минимальные потребности в разных сферах, скажем нанокерамических материалов. Об этом подробнее я сейчас расскажу. Где применяется нанокерамика? Я могу смело сказать, что она применяется везде. Трудно назвать отрасль, в которой бы она не была применима. Другое дело, есть ли у промышленности отклик. Сейчас есть реальная потребность не только в российской, но и в мировой экономике. Сейчас работа ведется по принципу минимальных издержек и затрат. Необходим переход на новые технологии, чтобы создать изделия из нанокерамики. Нужно полностью изменить технологическую линию, по сравнению с той, которая сейчас существует во всех промышленных предприятиях. Другим мощным стимулом является конкуренция, необходимость достижения новых свойств и необходимость обеспечения потребности как раз в материалах, обладающих такими новыми свойствами. Об электронной промышленности я не буду говорить, здесь о ней очень хорошо было сказано. Лазерная, медицинская техника, система безопасности - все это я свел в одну структуру с точки зрения того, что это применимо к прозрачной керамике. Сейчас очень актуально в производстве наноструктурной керамики заменять достаточно дорогостоящие монокристаллы на их аналоги из поликристаллической. Особенно это актуально в лазерной технике, где подобный переход позволит на несколько порядков повысить мощность реактивных лазеров. Подобные кристаллы при хорошо отлаженной технологии создания прозрачной, наноструктурной керамики можно изготавливать уже в метровых размерах или так их комбинировать, что мощность лазера можно повысить до сотен киловатт. Если в обычных лазерах на монокристаллах максимальная мощность достигает десятков ватт, то сотни киловатт уже достигнуты в Японии и сейчас в США - на лазерах, с телами накачки из оптически-прозрачной керамики. Та же система может быть применима в замене монокристаллов на оптически-прозрачную керамику медицинских томографов. Это те же самые сентиляторы излучения, только в обычном медицинском томографе таких датчиков сентялятора порядка двухсот. Поскольку такие монокристаллы дороги, и сам томограф достаточно дорогая вещь, то переход на прозрачную керамику позволяет кратно уменьшить себестоимость, а стало быть, уменьшается стоимость этого оборудования в целом. Медицинский томограф, промышленный томограф - это системы, которые сейчас актуальны везде. Другая сфера медицинской керамике - это имплантанты. Там также наноструктуры позволяют улучшить свойства совместимости и качество поверхности. В аэрокосмической, атомной технике, трубопроводном нефтяном транспорт, газовой промышленности, коммунальном хозяйстве также идет переход на запорно-арматурные технологии, что повышает устойчивость и коррозионную стойкость. В атомной нанокерамике обычная техническая керамика применяется во многих узлах: не только в трубопроводной арматуре, но и как функциональные материалы с заданными для этого физическими сечениями. Нанотехнологии позволяют повысить качество таких материалов. Немного подробней остановимся на том, в какой сфере возможно применение новых технологий из нанопорошков. Машиностроение, 16

двигателестроение, химическая промышленность, металлургия, ювелирное производство, стекольная промышленность - это отрасли, где замена обычной керамики на наноструктурную приводит к повышению эксплуатационных свойств, более длительной эксплуатации, а также к применению в более экстремальных условиях, например, под действием давления, высоких температур. Приведу один из прогнозов применения пропозиционной нанокерамики с очень тонкими допусками на типы размеров. В России мы совместно с новосибирским заводом попытались сделать такой прогноз. Оценки показали, что это применимо для изоляторов электронно-оптических преобразователей, керамических подложек, для мощных полупроводниковых модулей, запорной арматуры, датчиков к автомобилям и другим устройствам. Этот рынок может составлять порядка 730 млн. руб. в год. Нанокерамика уже может прийти на замену традиционно-технической керамике. Ясно, что рынок традиционнотехнической керамики гораздо более велик, но в России сейчас практически не осталось крупных производителей даже обычной керамики, не говоря о нанокерамике. Хотелось бы выйти на эти рубежи. Сейчас это даже очень актуально и есть заказы. Теперь поговорим о рынке прозрачной керамики. Я уже начал немного говорить о замене сентиляторов из нанокристаллов на поликристаллическую прозрачную керамику, томографию и т.д. Здесь можно еще только дополнить, что данный рынок в геофизике развивается до поиска разведки месторождений. Он тоже сейчас ориентируется на применение сентиляторов из поликристаллов, а вы понимаете, что если загрузить в скважину подобный сентилятор-датчик, то работает принцип обычной томографии. Помещается источник рентгеновского излучения и потом через определенные промежутки расстояний фиксируется затухание или характеристики прохождения этого излучений через породу, и по эффектам этого затухания, изменениям характеристик излучения можно судить о залегании определенных полезных ископаемых. Необходимо загружать в несколько скважин несколько таких сентиляторов, а это дорогостоящие удовольствие. Работать на глубине при высоких температурах, давлении, а еще и в условиях абразивных сред, органичность таких монокристаллов очень невысока и замена на поликристаллическую керамику здесь актуальна. Также актуальны другие задачи. Мы живем в реальном мире, в котором немаловажную роль играют системы безопасности, защиты. Бронекерамика сейчас востребована для средств индивидуальной защиты и защиты техники. Она приходит на смену тяжелой стали и традиционных сплавов. Легкая керамика корбидов, нитридов, карбид бора, карбид кремния - это то, чем сейчас озабочены производители в Израиле и Германии. Налажено также изготовление бронекерамики на промышленном уровне. В России, конечно, эта задача тоже актуальна, скажем, для оснастки бронемашин, морского флота, авиатехники и личного состава. Эту задачу необходимо решать. Прогнозная емкость российского рынка нанокерамики для бронезащиты, для техники и личной защиты составляет порядка 200 млн. руб. в год. Есть заказы от отдельных предприятий, Минобороны и МВД. Я все подвожу к тому, что это не какие-то виртуальные исследования и научные разработки, а это вполне осязаемые потребности нынешней экономики в таких изделиях. Поскольку мы все-таки политехнический университет, а не академический институт, традиционно мы работали и работаем над актуальными задачами техники и промышленности. Мы вышли сейчас на 17

стратегическое партнерство с одним из немногих оставшихся в России крупных предприятий керамики - это холдинг «НЭВЗ-Союз» в Новосибирске. В прошлом году наш совместный проект победил в конкурсе Правительства о кооперации вуза с высокотехнологичными предприятиями, и сейчас мы этот проект выполняем. А в этом году Роснано поддержало наш совместный проект по созданию промышленной технологии изделий нанокерамики на базе «НЭВЗ-Союз». «НЭВЗ-Союз» – это предприятие, созданное в 1941 году в Новосибирске на базе эвакуированного завода «Светлана». До 2005 года этот Новосибирский электровакуумный завод работал традиционно над созданием электронных вакуумных приборов в диапазоне частот от мегагерц до гигагерц. Использовался для телекоммуникационных систем, бортовой опературы, т.е. было оборонное предприятие для изделий электротехники. Сейчас они, конечно, отвлекаются на вызовы времени и переходят на гражданскую продукцию, хотя эта тематика для них также актуальна. И вот в нашем совместном проекте мы привели технологии для изготовления нанокерамики на промышленном уровне, а именно для изготовления теплопроводящих подложек алюмооксидной и алюмонитридной керамики. Они будут изготавливать из этой керамики элементы для силовой полупроводниковой техники, сведиотов. Кольцевые керамические изоляторы - тоже в портфеле заказов. Например, это алюмооксидная керамика для производства электрооптических преобразователей вакуумных камер. Керамические элементы запорной арматуры – это изделия из конструкционной алюмооксидной керамики для нефтегазовой промышленности. Существует бронекерамика трех типов: оксидная, неоксидная и из карбидов бора и кремния для производства средств защиты. На чем основаны технологии? Они основаны на специфических методах упаковки нанопорошков, в которых исключается применения связок модификатора, а применяются физические методы снижения сил трения между упаковываемыми наночастицами для того, чтобы обеспечить равномерную укладку этих наночастиц. А вы помните, что это дым? Это из этого дыма нужно сложить изделие и потом его так сконсолидировать, чтобы зерна не выросли, а наноструктура сохранилась, и обеспечить эти самые требуемые свойства для разных технических применений. И еще один метод – коллекторный, используя силы трения. Например, если наночастицы - это дым с высокой дельной поверхностью, то там на один грамм материала приходится 100 квадратных метров и более поверхности. Поскольку удельная поверхность высокоразвита, как только вы попытаетесь эти частицы сложить в заданную форму, они будут сильно сопротивляться. Силу трения никуда не денешь. Они организуются, как хотят, но только не как нам это надо. Наша задача - их упаковать, преодолев силы трения. Обычно эта упаковка производится, смешивается с пластификаторами, а потом эти пластификаторы следует удалять. Наши методы физического воздействия оказались достаточно продуктивными для формирования изделий из нанопорошков. Эти методы запатентовали в России и за рубежом, включая США, Южную Корею и другие страны. Здесь показаны эффекты. Мне уже показывают, что мое время закончилось. Презентация будет доступна, и вы сможете потом повнимательней ее изучить. Происходит изготовление прозрачной керамики с помощью наших методов для компактирования разных изделий, автомобильной техники и для средств 18

сотовой связи. Это керамические корпуса СВЧ-смесителей из нанопорошков электрокерамики автомата бария, который должен быть диэлектриком на СВЧ и иметь достаточные характеристики к резонатору, а также объемный резонатор на гигагерцах с допусками не менее, чем 5 микрон отклонения от типа размеров во всех измерениях. Здесь приведен ряд примеров изделий для кабельной и автомобильной промышленности, которые мы разрабатывали. Во многих отраслях эти методы применимы, и мы показали, что действительно ими можно пользоваться. Для того, чтобы все это реализовать, у нас создана необходимая лабораторная технологическая база, включающая диагностическое и технологическое оборудование для подобных операций над нанопорошками. Тоже не буду подробно останавливаться над ними, вы прочитаете. Сейчас мы выходим на стадию обеспечения тоннажного производства изделий из нанокерамики в холдинге «НЭВЗ-Союз» по нашим технологиям, благодаря этим двум проектам которые мы выполняем. Здесь приведена полезная учебная литература по этому вопросу, а также некоторые интернет-ресурсы. Их сейчас очень много, но нужно выбирать надежные. Есть очень много рекламных спекуляций термина «нано». Но когда вы исходите из того, что наноматериал - это то, где работает поверхность больше, чем объем, значит вы на правильном пути, а там где рекламные трюки - это совсем другая сфера деятельности. Спасибо большое, у меня все. Евгений Грибов Большое спасибо. Уважаемые слушатели, у вас есть возможность задать вопрос, не смотря на всю сложность нанотехнологий, которые были представлены в двух этих направлениях. Есть возможность задать три вопроса. Из зала Здравствуйте. У меня вопрос о влиянии на организм человека наноматериалов. Допустим, если углеродная трубка попадет в легкие, будут ли какие-то серьезные последствия? Олег Хасанов Это зависит от того, что мы понимаем под наноматериалами. Вообще говоря, это произведение природы, и мы среди нановеществ находимся постоянно. Так же как мы находимся среди излучений - электромагнитных, радиационных. Наш организм вообще-то адаптирован к различным подобным воздействиям, в том числе и нановеществ. Пигменты, разные коллоидные частицы, вирусы, бациллы - это наноструктуры, с которыми организм борется. Главная задача – естественно, не превысить предельно допустимую концентрацию. Да, есть норма, есть ограничения, над которыми все работают. Но вы же надеюсь, не все курите? Не все сигаретный дым вдыхаете? Сигаретный дым - это тот же самый наноматериал, но только почему-то не возникает вопроса о вредности дыма, хотя он сейчас очень актуален. Так же надо относиться ко всему остальному. Не стоит подвергать свой организм излишним концентрациям неизвестных веществ. Вот и все.

19

Валерий Кагадей Я немного добавлю. Ответа на этот вопрос наука пока не знает. Есть целое подразделение нанонауки, которая занимается вопросами вредности наночастиц и всего, что связано со словом «нано» на организм человека. И окончательного ответа нет. Но в качестве примера могу привести такую интересную технологию, наверное, лет 7 назад про нее прочитал. Американские военные разработали метод, который позволяет американскому солдату, который получил химическое поражение, избавиться от этого химического поражения. В кровь, в вену шприцом вводят некий раствор, содержащий наночастицы, потом прикладывают магнитик на место, где вена достаточно крупная, и там этот нанопорошок, который был растворен, начинает собираться и образовывать некий фильтр. То есть, во-первых, этот порошок имеет магнитные свойства, а, во-вторых, имеет свойство нейтрализовать химическое вещество, против которого он работает. Вся кровь пропускается через этот фильтр от 5 до 20 часов. Потом этот магнит снимается, порошок опять растворяется в крови. Насколько это вредно - не знаю, потому что американский солдат так спасает жизнь. Возможно, это приносит какой-то вред, но это одно из направлений применения нанопорошков. Евгений Грибов Пользуясь случаем, задам последний вопрос. Вы представили, с моей точки зрения, некоторый вариант закона Мура - «Закон Мура в области наноматериалов», когда сказали, о том что каждые 10 лет производство нанокерамики будет возрастать примерно на 100 тонн в год. Можно это считать своеобразным «Законом Мура», который может охарактеризовать развитие нанокерамики? Олег Хасанов Я не думаю, что это закон Мура. Это просто прогноз, исходя из возрастающих потребностей экономики. Если он попадает под закон Мура, значит, подтверждает этот закон.

20