Инновации и нанотехнологии в Украине

Оглавление

1. Введение. Что такое нанотехнологии? История развития. 2

2. Развитие, перспективы и проблемы. 5

2.1. Основные достижения нанотехнологий. 5

Новейшие достижения. 6

2.2. Перспективы и проблемы. 12

Экономика и финансирование. 12

Освоение космоса. Информационные и военные технологии. 14

Медицина и Биология. 15

Промышленность и сельское хозяйство. Экология 16

Украинские наноиллюзи 18

3. Заключение. Инновации и нанотехнологии в Украине. 23

Список литературы. 28

1. Введение. Что такое нанотехнологии?

В пятом столетии до н.э. в светлую голову древнегреческого философа Демокрита пришла концептуальная мысль, что все сущее в мире имеет……в основе неделимую частицу – атом. Из сего первичного строительного материала воздвигнуто вселенское здание материи.
Спустя 2400 лет умная мысль Демокрита получила развитие. Уж коль материя состоит из набора атомов-кирпичей, смекнули ученые умы, то почему бы манипуляцией первичного строительного материала не сотворить нечто такое, на что не сподобился и сам Создатель? Так на свет появилась «нанотехнология».

Человечество во все времена стремилось улучшить условия своего существования. Для этого в первобытном обществе люди использовали различные орудия труда, несколько позже они приручили диких животных, которые стали приносить пользу человеческому сообществу. Шли годы, менялся мир, менялись люди и их потребности. Теперь большинство из нас уже не может представить себе жизнь без современных благ цивилизации, достижений науки, техники, медицины. Следующим шагом в этом развитии станет освоение нанотехнологий, в частности, систем очень малого размера, способных выполнять команды людей. Мы все чаще слышим слова нанонаука, нанотехнология, наноструктурированные материалы и объекты. Отчасти они уже вошли в повседневную жизнь, ими обозначают приоритетные направления научно-технической политики в развитых странах. Так, в США действует программа “Национальная нанотехнологическая инициатива” (в 2001 г. ее бюджет был 485 млн долл., что сопоставимо с годовым бюджетом всей Российской академии наук). Евросоюз недавно принял шестую рамочную программу развития науки, в которой нанотехнологии занимают главенствующие позиции. По оценкам специалистов в области стратегического планирования, сложившаяся сейчас ситуация во многом аналогична той, что предшествовала тотальной компьютерной революции, однако последствия нанотехнологической революции будут еще обширнее и глубже. Да, собственно, она уже началась и взрывообразно захватывает все новые и новые области.

Технический прогресс направлен в сторону разработки более мощных, быстрых, компактных и изящных машин. Пределом такого развития можно считать машины, размером с молекулу. Машина, построенная из ковалентно связанных атомов, чрезвычайно прочна, быстра и мала. Разработкой, созданием и управлением такими машинами занимается молекулярная нанотехнология. Эта отрасль открывает невиданные ранее, фантастические перспективы взаимодействия человека с миром.

Что же сейчас понимают под нанотехнологиями? Сама десятичная приставка “нано-” происходит от греческого слова “nanos”, что переводится как “карлик” и означает одну миллиардную часть чего-либо. Таким образом, нанотехнология - совокупность процессов, позволяющих создавать материалы, устройства и технические системы, функционирование которых определяется наноструктурой, т.е. её упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм (10-9м; атомы, молекулы).

Термин нанонаука используется в настоящее время для обозначения исследований явлений на атомном и молекулярном уровне и научного обоснования процессов нанотехнологии, конечной целью которой является получение нанопродуктов. Нанонаука, таким образом, может рассматриваться как начальная стадия нанотехнологии, когда до продукции еще достаточно далеко.

2. Развитие, перспективы и проблемы

2.1. Основные достижения нанотехнологий

Всего за несколько последних лет разработаны сотни наноструктурированных продуктов конструкционного и функционального назначения и реализованы десятки способов их получения и серийного производства . Можно выделить несколько основных областей их применения: высокопрочные нанокристаллические и аморфные материалы, тонкопленочные и гетероструктурные компоненты микроэлектроники и оптотроники следующего поколения, магнитомягкие и магнитотвердые материалы, нанопористые материалы для химической и нефтехимической промышленности (катализаторы, адсорбенты, молекулярные фильтры и сепараторы), интегрированные микроэлектромеханические устройства, негорючие нанокомпозиты на полимерной основе, топливные элементы, электрические аккумуляторы и другие преобразователи энергии, биосовместимые ткани для трансплантации, лекарственные препараты.

Новейшие достижения

В настоящее время, наноматериалы используют для изготовления защитных и светопоглощающих покрытий, спортивного оборудования, транзисторов, светоиспускающих диодов, топливных элементов, лекарств и медицинской аппаратуры, материалов для упаковки продуктов питания, косметики и одежды. Нанопримеси на основе оксида церия уже сейчас добавляют в дизельное топливо, что позволяет на 4-5% повысить КПД двигателя и снизить степень загрязнения выхлопных газов. В 2002 году на Кубке ДэвисаDavis Cup были впервые использованы теннисные мячи, созданные с использованием нанотехнологий. В 2007 году в Новосибирске начали производить лекарство-тромболитик (совместная разработка фармацевтиков и физиков-ядерщиков), которое не имеет аналогов в мире по эффективности, а цена во много раз меньше.

Производители уже получают первые заказы на наноустройства. К примеру, армия США заказала компании Friction Free Technologies разработку военной формы будущего. Компания должны изготовить носки с использованием нанотехнологий, которые должны будут выводить за пределы носков пот, но сохранять ноги в тепле, а носки в сухости. Неизвестно, будут ли такие носки нуждаться в стирке.

Графен. В октябре 2004 года в Манчестерском университете было создано небольшое количество материала, названного графен. Роберт Фрейтас предполагает, что этот материал может служить подложкой для создания алмазных механосинтетических устройств.

Новый процессор Intel. 19 июня 2007 года компания Intel начала выпускать обычные и многоядерные процессоры, содержащие наименьший структурный элемент размерами примерно 45 нм. В дальнейшем компания намерена достичь размеров структурных элементов до 5 нм. В дальнейшем компания намерена перейти на новые материалы, такие как квантовые точки, полимерные пленки и нанотрубки. Основной конкурент Intel – AMD, во второй половине 2008 года запустит процессоры, выполненные по 45-нм техпроцессу.

Антенна-осциллятор. 9 февраля 2005 года сообщается, что в лаборатории Бостонского университета была получена антенна-осциллятор размерами порядка 1 мкм. Это устройство насчитывает 5 миллиардов атомов и способно осциллировать с частотой 1,49 гигагерц. Это позволит передавать с ее помощью большие объемы информации.

Наноаккумулятор. В начале 2005 года компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании инновационного материала для электродов литий-ионных аккумуляторов. Аккумуляторы с особыми электродами имеют время зарядки 10-15 минут. В феврале 2006 года компания начала производство аккумуляторов на своём заводе в Индиане.

Новые топливные элементы для портативной техники. Был разработан водородный топливный элемент “Casio”. Топливный элемент вдвое легче литиевого аккумулятора. Время автономной работы больше в 3 раза. Уже появились первые образцы данного устройства. Ожидается его серийное производство в скором будущем.

Бронежилет. Австралийские ученые предложили изготавливать жилеты из материалов на основе углеродных нанотрубок. Последние обладают пулеотталкивающим свойством – под воздействием пули тоненькие трубки прогибаются, а затем восстанавливают форму с отдачей энергии.

Молекулярный автомобиль обзавелся мотором (2006 г.). Особенно важным в области наномеханики можно считать создание нано-багги Джеймсом Туром из университета Райса. Эта молекулярная машина ездит по атомам золотой подложки с помощью световой энергии. Правда, у молекулярного автомобиля пока что нет заднего хода и рулевого управления и колеса из фуллеренов (С₆₀ молекулы углерода, напоминающие футбольный мяч), но зато он состоит всего из 300 атомов золота и имеет собственный автономный мотор. Наномашины настолько малы (их размер составляет 3-4 нанометра), что 20 тыс. устройств можно поместить на торце человеческого волоса. Научный мир высоко оценивает работы Джеймса, так как до сих пор никому не удавалось создать движущуюся наносистему такой сложности.

Двигатель внутреннего сгорания из двух молекул (2006 г.). Японскими же учеными удалось синтезировать новый тип наномотора, который приводится в движение светом. В работе двух молекул используется принцип работы кривошипно-шатунного механизма совместно с поршнем, только на атомарном уровне. Решение проблемы передачи и превращения разных видов энергии одна в другую в наноразмерном диапазоне - один из открытых вопросов наномеханики, поэтому достижения японских ученых могут пригодиться при разработке наноробототехники.

ДНК-машины открывают путь нанороботам (2006 г.). Периодические структуры на основе молекул ДНК появились еще десять лет назад. Теперь же ученые перешли к конструированию наномеханических ДНК-машин. Недавно ученые-нанотехнологи под руководством известного ДНК-конструктора Нэда Симэна создали руку робота на основе молекулы ДНК и прикрепили ее к двумерной кристаллической ДНК-матрице. По мнению исследователей, это открытие - первый серьезный шаг к развитию наноробототехники. Универсальность молекулы ДНК позволяет тиражировать это устройство с помощью генной инженерии, и тогда ученые смогут создавать сложные наномашины с множеством манипуляторов, способные выполнять сложные запрограммированные движения.

Первая рабочая микросхема на нанотрубке (2006 г.). Американским ученым из IBM удалось впервые в мире создать полнофункциональную интегральную микросхему на основе углеродной нанотрубки, способную работать на терагерцевых частотах. Наноустройство работает на частоте, которая в 100 тыс. раз больше, нежели у предыдущих нанотрубочных чипов.

Графен - основной конкурент нанотрубок (2006 г.). У углеродных нанотрубок появился серьезный конкурент в области наноэлектроники. Это развернутая в двухмерный лист углеродная нанотрубка или наноматериал графен, на основе которого уже созданы графеновые полевые транзисторы. Благодаря уникальным свойствам углерода в пространственной решетке графена, последний характеризуется высокой мобильностью электронов, что делает графен очень перспективной основой наноэлектронных устройств.

Флэш-память на основе нанотрубок (2006 г.). Нанотрубочная электроника становится "теплой", и это позволит ей скорее выйти на потребительский рынок. Группе исследователей удалось создать флэш-память на основе нанотрубок. Устройство пока еще не является полноценным коммерческим продуктом, но ученые надеются, что их исследования приведут к разработке новых типов архитектуры молекулярной памяти и позволят наладить массовый выпуск таких электронных устройств. Новая флэш-ячейка - это своеобразный «бутерброд», состоящий из нанотрубок, композита и кремниевой подложки. Его толщина всего несколько нанометров. Естественно, память, изготовленная на основе «нанобутерброда» будет гораздо более миниатюрной, чем современные аналоги.

Создан самый быстрый полевой нанотранзистор (2006 г.). Это уникальное устройство, созданное учеными из Гарварда, состоит из германиево/кремниевого ядра и кремниевых нанострун. По мнению экспертов, это самый совершенный полевой транзистор, который когда-либо был создан. Ge/Si нанострунный полевой транзистор быстрее в 3-4 раза, чем любые современные кремниевые.

Транзистор из одной молекулы (2006 г.). Наименьший размер транзисторов, изготавливаемых современной микроэлектронной промышленностью, составляет 45 нанометров. Новый нанотранзистор QuIET имеет длину всего один нанометр. Нанотранзистор меньшего размера до сих пор изготовить не удавалось. По словам ученых, переход на сверхмалые транзисторы будет проходить постепенно - после окончания естественной эволюции обычных кремниевых микрочипов.

Дисплеи-невидимки появятся уже в 2008 году (2006 г.). Исследования по созданию «невидимой» электроники ведутся давно, но до сих пор ученым не удавалось создать материал для транзисторов, который был бы «невидимым» и в то же время обеспечивал высокую скорость работы. Теперь же учеными созданы прозрачные транзисторы, которые могут совмещаться с такими технологиями, как органические светодиоды, жидкокристаллические панели и электролюминесцентные дисплеи, которые широко используются для изготовления телевизоров, мониторов, ноутбуков и сотовых телефонов. По словам исследователей, опытные образцы мониторов на прозрачных транзисторах появятся в течение ближайших 12-18 месяцев.

"Святой Грааль" от электроники. В 2006 появился новый класс полупроводниковых устройств, в которые можно интегрировать нано-магниты методом точного размещения атомов металла на материал, из которого формируется подложка чипа. Таким образом ученые надеются получить контроль на атомном уровне за архитектурой чипа и произвести объединение нескольких ключевых компонентов компьютеров (процессор, память, жесткий диск) в одно устройство. Объединение этих устройств компьютеров в одно позволит уменьшить энергопотребление и увеличит скорость обработки информации. В перспективе данная технология может привести к появлению на рынке мультимедийные устройств с одним чипом, в котором будет "вся" вычислительная электроника и память. Это и "одноразовые" электронные книги, и различные мобильные мультимедийные игры, и просто "умная пыль". О массовом производстве подобных чипов пока речи нет - ученые разместили несколько атомов с помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), "вынув" предварительно атомы материала подложки.

"Жидкая броня" защитит лучше кевлара? (2006 г.). На вооружении США вскоре может появиться обмундирование нового типа, которое по своим защитным свойствам и эргономическим характеристикам превосходит современные кевларовые аналоги. Эффект сверхзащиты достигается благодаря специальному пакету из кевлара, наполненному раствором сверхтвердых наночастиц в неиспаряющейся жидкости. Как только происходит механическое давление высокой энергии на кевларовую оболочку, наночастицы собираются в кластеры, изменяя при этом структуру раствора жидкости, который превращается в твердый композит. Этот фазовый переход происходит менее чем за миллисекунду, что и позволяет защитить солдат не только от ножевого удара, но и от пули или осколка. И недавно американский холдинг-производитель солдатского обмундирования и бронежилетов U. S. Armor Holdings лицензировал технологию «жидкого бронежилета» и планирует начать его массовое производство в конце этого года.

Лаборатория-на-чипе: экспресс-анализатор крови (2006 г.). Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали портативный анализатор крови, который будет выполнять точный анализ всего за 2 минуты. Они миниатюризировали счетную машину-анализатор, которая используется в обычных лабораториях, и получили устройство, не превышающее размерами мобильный телефон. В результате получилась настоящая портативная лаборатория, способная проводить анализ по капле крови.

Нанотрубки в регенерации тканей мозга и сердечной мышцы (2006 г.). Одним из наиболее интересных достижений ученых в области наномедицины оказалась технология восстановления поврежденной нервной такни с помощью углеродных нанотрубок. Как показали эксперименты, после имплантирования в поврежденные участки мозга специальных матриц из нанотрубок в растворе стволовых клеток уже через восемь недель ученые обнаружили восстановление нервной ткани. Однако при использовании нанотрубок либо стволовых клеток отдельно аналогичного результата не было. По мнению ученых, это открытие позволит помочь людям, страдающим болезнью Альцгеймера и Паркинсона. Наноструктуры также могут помочь в восстановительной терапии после острых сердечных заболеваний. Так, наночастицы, введенные в кровеносные сосуды мышей, помогли восстановить сердечно-сосудистую деятельность после инфаркта миокарда. Принцип метода состоит в том, что самособирающиеся полимерные наночастицы помогают «запустить» естественные механизмы восстановления сосудов.

Нано-Гуттенберг: первый "печатный станок" для наноструктур (2006 г.). Фундамент для будущего массового применения наносистем заложили исследователи из Северо-Западного университета США, которые разработали установку, позволяющую производить в наноразмерном диапазоне одновременно до 55 тыс. наноструктур с атомарной точностью и одинаковым молекулярным шаблоном на поверхности. Установка использует технологию нанолитографии глубокого пера, которая и позволяет делать «массовые» оттиски, как если бы наносистемы печатались на типографском станке. Но для типографских технологий одного пера будет недостаточно, поэтому ученые скомбинировали около тысячи независимо управляемых перьев. Благодаря такому подходу, нанолитография глубокого пера стала универсальным инструментом для производства полупроводниковых компонентов со сложной структурой.

2.2. Перспективы и проблемы

Экономика и финансирование

Развитие нанотехнологий невозможно без самого современного научного оборудования (самая скромная нанолаборатория стоит не менее 10 млн. долларов). Именно финансирование данной отрасли является первостепенным фактором развития. Нанотехнология является высокотехнологической отраслью науки, а развитие таких областей невозможно без серьёзных капиталовложений.

В 2000 г. в США принята долгосрочная президентская комплексная программа финансирования нанотехнологий (в 2001 г. – 460 млн. долларов, в 2004 г. – 1 млрд., 2005-2007 г – 1,2 млрд. долларов в год.). В 2001-2002 гг. подобные программы приняты в Евросоюзе, Японии, Китае, Южной Корее и др. В России финансирование нанотехнологий в 2001-2004 г. не превышало 20 млн. долларов в год по всем научным программам. Но в 2005-2006 г. с утверждением новой редакции ФЦНТП “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002-2006 годы” финансирование возросло на 70 млн. долларов в год. в рамках приоритетного направления “Индустрия наносистем и материалы”.

С начала 2007 г. в России действует Федеральная целевая программа (ФЦП) “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 годы” с бюджетным финансированием в размере 134 млрд. рублей (5 млрд. долларов), из которых на долю нанотехнологий приходится менее 50. В настоящее время идет создание Российской корпорации нанотехнологий, на финансирование которой в ближайшее 4 года планируется направить 180 млрд. рублей (из них 130 млрд. руб. из федерального бюджета, в 2007 г. – 30 млрд. руб.).

Финансирование программ, связанных с нанотехнологиями, в мире.

По прогнозам Национальной Инициативы в Области Нанотехнологии США, развитие нанотехнологий через 10-15 лет позволит создать новую отрасль экономики с оборотом в $15 млрд. и примерно 2 млн. рабочих мест.

Исходя из этого, в развитых странах (США, Япония, Россия, европейские государства) объем средств, потраченных на нанотехнологии, постепенно увеличивается.

Сегодня стало общепринятым связывать будущее страны с тем, насколько она успешно продвинулась в развитии и освоении нанотехнологий. Это ставит перед нами резонный вопрос: может ли Украина претендовать на место среди лидеров научно-технического прогресса?..

Судя по рекламным материалам ряда крупных зарубежных фирм, в завершающей стадии находятся разработки приборов (теравизоров) для определения наличия взрывчатых веществ и различных инородных предметов в аэропортах, вокзалах и т.п. Большие надежды с освоением терагерцовых волн связывают специалисты в области контроля окружающей среды (определение вредных примесей в атмосфере, воде, в ближнем космическом пространстве и т.д.). Астрономы надеются с помощью радиотелескопов в этом частотном диапазоне получить новую информацию о далеких небесных телах и динамике развития Вселенной.

Освоение космоса. Информационные и военные технологии

Нанороботы способны воплотить в жизнь мечту фантастов о колонизации иных планет. По-видимому, освоению космоса «обычным» порядком будет предшествовать освоение его нанороботами. Огромная армия роботов-молекул будет выпущена в околоземное космическое пространство и подготовит его для заселения человеком - сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из «подручных материалов» (метеоритов, комет) космические станции. Это будет намного дешевле и безопаснее существующих ныне методов. Сейчас в этом плане был создан проект космического лифта из углеродных нанотрубок (NASA и компания LiftPort Inc). За этим проектом, запуск лифта намечен на 12 апреля 2018 года.

Невероятные перспективы открываются также в области информационных технологий. Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшатся до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится быстродействующая долговременная память на белковых молекулах, емкость будет измеряться терабайтами. Станет возможным «переселение» человеческого интеллекта в компьютер.

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

Наконец, за счет внедрения логических наноэлементов во все атрибуты окружающей среды она станет «разумной» и исключительно комфортной для человека.

Медицина и биология

Благодаря использованию терагерцовых волн можно ожидать прорыва в ряде медицинских технологий. Возможно, в самое ближайшее время терагерцовые аппараты с безвредным электромагнитным излучением войдут в практику медицинской диагностики и смогут заменить в ряде случаев небезопасные рентгеновские аппараты. Но самые большие надежды медицинских специалистов связаны с лечением онкологических больных. Так как терагерцовые волны хорошо проникают в верхние слои кожи (вплоть до мышечных тканей), появляется возможность контролировать развитие недоброкачественных процессов на самых ранних стадиях. Вообще в этом диапазоне открываются новые возможности изучения процессов на уровне живой клетки. Одной их самых обсуждаемых, самых волнующих является тема использования нанороботов в наномедицине, где в полной мере могли бы найти применения «таланты» нанороботов. Считается, что наноробот, введенный в организм человека, сможет самостоятельно передвигаться по кровеносной, лимфатической и нервной системам, не нанося вреда организму, изменять характеристики тканей и клеток, уничтожить микроорганизмы, вирусы и раковые клетки.

Появятся медицинские устройства, размером с почтовую марку. Их достаточно будет наложить на рану. Это устройство самостоятельно проведет анализ крови, определит, какие медикаменты необходимо использовать и впрыснет их в кровь.

В области биологии станет возможным «внедрение» в живой организм на уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными - от «восстановления» вымерших видов до создания новых типов живых существ, биороботов.

Промышленность и сельское хозяйство. Экология

Теоретически возможно, что роботы, созданные на основе нанотехнологий, будут способны конструировать из готовых атомов любой предмет. Если это станет возможным, то произойдет замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления непосредственно из атомов и молекул. Вплоть до персональных синтезаторов и копирующих устройств, позволяющих изготовить любой предмет.

Нанотехнологии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. К примеру, теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя промежуточное звено - корову. Подобное «сельское хозяйство» не будет зависеть от погодных условий и не будет нуждаться в тяжелом физическом труде. А производительности его хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и навсегда. Однако пока что переход от производства в лаборатории к массовому производству чреват значительными проблемами, а надежную обработку материалов в наномасштабе требуемым образом все еще очень трудно реализовать с экономической точки зрения.

Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Во-первых, за счет насыщения молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы деятельности человека в исходное сырье, а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. Например, в перспективе наноматериалы позволят многократно снизить стоимость автомобильных каталитических конверторов, очищающих выхлопы от вредных примесей, поскольку с их помощью можно в 15-20 раз снизить расход платины и других ценных металлов, которые применяются в этих приборах.

Будут созданы электрические магистральные кабели на углеродных нанотрубках, которые будут проводить ток высокого напряжения лучше медных проводов, будут прочнее в 10 раз и при этом весить в пять-шесть раз меньше. Нанокраски скоро начнут применяться для нанесения магнитных знаков на ценные бумаги, что позволит более качественно защитить их от подделок. Для увеличения памяти в компьютерах и телефонах скоро будут использоваться специальные "нанотрубки".

При изучении нанопроцессов в твердом теле в отделе химии твердого тела Института общей и неорганической химии им. В.Вернадского обнаружили новые свойства материала, разработали керамические нагревательные элементы, не дающие искры, и даже использовали их в промышленности.

В Институте металлофизики НАНУ исследован новый физический эффект в многослойной структуре: ферромагнитный материал-пленка благородного металла толщиной в единицы нанометров — ферромагнитный материал. Не так давно Нобелевская премия по физике была присуждена за обнаружение эффекта гигантского магнитного сопротивления в подобных слоистых средах. Все считывающие и записывающие головки в капдисках используют именно этот эффект.

Телекоммуникационные системы и сенсоры различной природы — всевозможные составляющие нанотехнологий. Современное умное оружие — яркий пример таких инноваций. Но технологический прогресс — далеко не все то, что мы вкладываем в понятие «нанореволюция». Речь идет также о новых, более гибких формах развития общества, понимании роли информации в мировом процессе. Нанотехнологии дают возможность разрушить информационные системы оппонента еще до того, как он решит атаковать.

Украинские наноиллюзии

Возникает вопрос — на какую роль может рассчитывать Украина в мире нанотехнологий?

Мы значительно отстали за последние 20 лет, в стране нет не то что технологической линейки, но даже хотя бы одного современного инструментального прибора, который позволял хотя бы на лабораторном уровне в полном объеме манипулировать в области нанометра, и главное — пришли в упадок отраслевые научно-промышленные центры, которые могли бы использовать результаты академической, вузовской и прикладной науки в производственных целях.

Существующий интеллектуальный потенциал, имеющиеся разработки, а также несколько сохранившихся предприятий бывшего военно-промышленного комплекса Союза при объединении усилий в рамках финансируемых государственных программ по нанотехнологиям дают некий хотя весьма иллюзорный, но все же шанс на прорыв в области микроволновой техники, солнечной электроники, метрологии, радиоастрономии…

Первые два направления можно было бы создать в виде крупных вертикально и горизонтально интегрированных структур на базе научного парка «Киевская политехника», Института физики полупроводников НАНУ, киевских ОАО «НПП «Сатурн» и государственного НИИ «Орион», донецкого «Топаза», Днепропетровского машиностроительного завода, Запорожского радиозавода, ряда черновицких и львовских институтов. Эти структуры еще способны создавать и серийно выпускать перспективные образцы конкурентоспособной техники. Если, конечно, за время, которое понадобится для раскачки, на их месте не будут построены развлекательные комплексы, офисные центры и массивы «элитного» жилья.

В рамках реализации нескольких целевых общегосударственных программ можно провести концентрацию научных и инженерных кадров страны в небольшой группе базовых предприятий (учреждений). Нужно понять при этом, что есть научные и производственные структуры, которые государство не должно потерять. Для решения этих задач у нас осталось 10—15 лет, по их истечении уйдут в небытие существующие научные школы и инженерно-производственные коллективы. От понимания этих простых данностей руководством страны зависит, на каких горизонтах мы окажемся в эре нанотехнологий и нанопроизводств…

Нанотехнология сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, ждут своего часа. Но это не мешает фантазиям ученых, оформленных в напористые материалы работников СМИ, прогнозировать очень скорое ее процветание.
Нам пророчат скорый приход нанотехнологии в промышленное производство. В машиностроении полным ходом станут использоваться смазки, снижающие трение, ремонтно-восстановительные составы и нанопокрытия для режущего инструмента. Нанодобавки, улучшающие качества строительных материалов, широким потоком вольются в строительство.

Вот-вот новым поколением электроники станет электроника на основе углерода. Электронная комплектация, всякие там релюшки, диоды, светодиоды, сенсоры, микрочипы станут размером со слезу молодого комара.

Обыватель с головой окунется в мир предметов бытовой утвари, произведенной с помощью нанотехнологий. Кардинально изменится медицина, визаж, косметология, дизайн.

Наиболее пылкие апологеты нанотехнологии уверяют, что она своей волшебной рукой поможет решить многие социальные проблемы, в том числе проблему качественного и доступного жилья, проблему недоедания и голода, поможет урезать безработицу и т.д.

В Украине сравнительно недавно был создан Интернет-ресурс «Украинский сайт нанотехнологий» (www.nano.com.ua). Цель национальных энтузиастов нанотехнологий – «содействовать государству в организации новой отрасли промышленности - наноиндустрии. Всемерно содействовать созданию в Украине Национальной нанотехнологической программы». Цели, согласитесь, благородные. Но, отбросив оптимистическое словоблудие, которым сплошь грешат политики и ученые (последние пекутся о существовании своих институтов, потому не стесняются втюхивать руководству и гражданам заведомо недостоверную информацию), можно с уверенностью сказать, что нам не грозит всеобщая нанотехнологизация.

Самый реальный (и достаточно оптимистичный) сценарий развития нанотехнологий в Украине – это развитие в узком сегменте – создание приборов для работы в микропространстве. Здесь от советских времен остались конкретные наработки. Однако функционирование даже в этом узком пространстве будет происходить под неусыпным контролем западных «братьев».

Конкретный пример. Советский Союз оставил в наследство Украине 70% своего производства искусственных алмазов. Пока существовал СССР, ему удавалась кое-как противостоять южно-африканской компании «Де Бирс» – мировому монополисту на рынке алмазов, и развивать промышленный синтез алмазов, что било по карману монополиста. Но грянула независимость, и перспективный со всех точек зрения флагман алмазной промышленности Украины «Полтавский алмазный завод» мощностью в 140 млн. карат в результате длинной комбинации с акциями тихо перекочевал из государственной собственности под контроль ирландской компании Element Six, аффилированной с «Де Бирс». Таким образом, африканеры почти полностью монополизировали мировой рынок промышленных диамантов. Судьба более мелких украинских «алмазных» предприятий также фактически решена. То, что интересно будет «Де Бирс», отойдет ей. Сейчас монополист нацелился на Бориславский завод.

Любопытный момент. Как только Рада стала готовить изменения в закон «О государственном регулировании добычи, производства и использования драгоценных металлов и драгоценных камней и контроля за операциями с ними», как последовал указ о роспуске парламента. Но, может, это случайное совпадение?

Пока будет спрос на искусственные алмазы, а рентабельность украинских предприятий будет удовлетворять их фактических хозяев, «Де Бирс» позволит им жить. В случае изменения конъюнктуры, технологии, которые имеются на украинских предприятиях, без промедления передадут на более рентабельные предприятия за пределами Украины.

И такой момент. Государство только на словах озабоченно развитием нанотехнологий в Украине. И дело не только в мизерных государственных инвестициях. Для сведения: согласно общегосударственной программе развития высоких наукоемких технологий, на развитие нанотехнологий, микроэлектроники, создание и внедрение информационных технологий в 2006 году из бюджета планировалось выделить на НИОКР 78,7 млн. грн. Но и эти жалкие средства так и не получили наши яйцеголовые труженики.

19 июня в «недораспущенной» Раде на скорую руку состоялись слушания под названием «Национальная инновационная система Украины: проблемы, формирование и реализация». Но они прошли абсолютно незамеченными для общества. Вот, что отметил заместитель генерального директора ННЦ «ХФТИ» по технологическим и опытно-конструкторским работам В.М. Шулаев, попавший на слушания случайно (?!): «Знаете, что меня там поразило? Отсутствие народа в ложе прессы. Если бы в зале разворачивалась какая-нибудь политическая «клубничка», в этой ложе было бы не протолкнуться. Но поскольку слушается важнейший, судьбоносный для страны вопрос, никого нет. Вы не поверите, но это был даже не технический, это был физический вакуум — полное отсутствие частиц в рассматриваемом объеме. Ни одного человека от масс-медиа! Да и реакция участников слушаний — вялая и сонная».

3. Заключение. Инновации и нанотехнологии в Украине

Для любой страны существует такой параметр, как коэффициент внедрения инноваций. Это % от прибыли предприятия, который выделяется на модернизацию, и внедрение новых технологий. Если он ниже 15%, то можно говорить о деградации, и разрушении производственного потенциала. Если даже станки и цеха прослужат ещё десятки лет, если вы вкладываете в инновации меньше 15% - ваше предприятие все равно обречено на гибель. Очень скоро вашу продукцию вытеснят с рынка иностранные конкуренты.

Для Украины средний показатель внедрения инноваций не превышает 5%. Это уже привело к гибели многих предприятий, и большинство предприятий Украины по этой причине находятся на грани гибели.

Ценные для Украины предприятия разрушались также преднамеренно – если они располагались в центре города, где очень дорогая земля. Во времена недавнего экономического “пузыря” на территории бывших промышленных предприятий строились жилые дома, и офисные здания. Такие случаи происходили и в Киеве, и в Харькове, и в Днепропетровске. И на сегодняшний день ситуация такова - или резкий рост коэффициента внедрения инноваций, или полное уничтожение промышленного потенциала Украины.

К такому положению дел привел целый ряд факторов. После обретения Украиной независимости инновациями занимались и Министерство образования Украины, и Министерство Промышленной политики, и Кабинет министров. При этом они дублировали функции друг друга, не несли ответственность за результаты своих действий, и не могли разработать общей программы.

Единственный светлый момент в 90-е годы - с советских времен все же сохранился Инновационный фонд Украины. Туда перечислялся 1% от доходов любого предприятия в Украине. И в первые годы независимости задумка была очень хорошей – предполагалось, что это будет венчурный фонд, финансирующий наши, украинские инновации. Немного расскажем о том, что такое венчурное финансирование. Венчурный фонд финансирует идеи, при этом участвуя в прибылях. Нулевая прибыль, или убыток по 7-8 венчурным проектам значительно перекрывается сверхприбылью по 2-3 венчурным проектам из десяти. Венчурное финансирование – вот что создало мощь Кремниевой долины, венчурные фонды стали настоящим локомотивом для развития микротехнологий, нанотехнологий и интернет-технологий в США, и во всем остальном мире.

Что же случилось в нашей стране с Инновационным фондом? Во всех странах мира венчурные фонды – высокоэффективный, и прибыльный бизнес. Для европейского, или американского бизнесмена венчурное финансирование - это быстрый способ приумножить свои деньги. В Украине речь не шла о прибыли – более того, коэффициент возврата денег лежал в пределах 6-ти процентов. То есть, из 100 долларов, выделенных Инновационным фондом, в фонд возвращалось только…6! Со временем, коэффициент возврата денежных средств дошел до 17%.

Но потом, по распоряжению премьер-министра Украины, которым в те годы был Ющенко В.А., Инвестиционный фонд был преобразован в специальный Инвестиционный банк. Ющенко -банкир, а для банкира главное – надежность инвестиций, и уверенность в их возврате. Банк, пусть даже он называется инвестиционным банком, не может финансировать рискованные, венчурные проекты. Поэтому Инвестиционный банк начал финансировать такие малорискованные, и высокодоходные проекты, как, например, выпуск водки ”Первак” . На выпуск водки инвестиционным банком было выделено около 3-х миллионов долларов США.

А как же инновации? Что делать изобретателю в Украине, у которого нет средств, и нет возможностей для внедрения своей разработки или изобретения? Инвестиционный фонд изменил направление своей работы, но вопрос внедрения инноваций остался. Поэтому и была создана Инновационная палата Украины – общественная организация, направленная на защиту изобретателей, и рационализаторов, на внедрение в производство их разработок.

На сегодняшний день Инновационная палата Украины является единственным неприбыльным общественным объединением граждан Украины, заинтересованных в инновациях, и внедрении новых технологий.

К сожалению, многие владельцы предприятий просто не заинтересованы в инвестициях. Владельцами предприятий стали те, кто был близок к власти – депутаты, генералы, прокуроры, да и просто хитрые дельцы. Если младший Форд начинал с уборки производственных помещений, и работы за станком, то нынешние владельцы получили предприятия целиком, и практически бесплатно. Часто они не были знакомы со спецификой производства, и не заинтересованы в его развитии. Проблемы сбыта продукции часто решаются не за счет инноваций, что позволило бы вывести продукцию на новый уровень, а за счет личных связей, и, конечно же, взяток.

Более того, можно сделать вывод, что вся существующая в Украине система направлена против инвестиций в будущее, и инноваций. Любая успешная инновация – это прибыль, а значит - перераспределение финансовых потоков. Инновационный путь развития Украины – это перетекание денег от владельцев предприятий, депутатов, семейных кланов, генералов, продажной верхушки академии Наук - в пользу изобретателей, ученых, рационализаторов.

Никто из нынешних властей Украины не заинтересован в таком перераспределении денег. Поэтому инновации в Украине поддерживаются только на словах, а на деле – тормозятся. Василий Иванович Шепель привел такие примеры борьбы с инновациями в Украине.

Один изобретатель из Харькова придумал смазку для подшипников. На специальном стенде проверили подшипники с нашей смазкой в сравнении со смазкой производства Shell, Castrol, и других фирм. Испытания показали, что самые лучшие образцы Shell и Castrol существенно проигрывают смазке для подшипников Украинского производства. Провели полевые испытания в шахте . В угольной шахте груженые вагонетки работают в таких условиях, что подшипник выходит из строя за месяц-два, из-за больших нагрузок, и угольной пыли. Испытания показали, что с новой смазкой подшипник сможет работать 10 лет и более.

Изобретатель пришел к Министру угольной промышленности Украины. Министр на словах поддержал изобретателя, и сказал ему прийти через несколько дней. И вот, изобретатель пришел раньше назначенного срока, и случайно, через приоткрытую дверь в приемной министра услышал разговор министра с начальником снабжения одной шахты. И разговор шел как раз о его новой смазке. Начальник снабжения говорил, что такая смазка пустит нас по миру – ведь каждый месяц шахтой закупаются десятки тысяч подшипников, и с каждого подшипника начальник снабжения имеет доллар-два. И это – всего лишь на одной шахте! Так наша смазка и не пошла в массовое производство.

Но, несмотря на все трудности, инновации в Украине будут жить и развиваться – пока есть такие люди, как Василий Иванович Шепель, как харьковские ученые Андриевский Григорий Владимирович, открывший явление растворимости фуллеренов в воде, и Шуваев Валерий Михайлович, основавший Украинскую нанотехнологическую конференцию, Виталий Крюк и Николай Бельдий, открывшие способ передавать электричество по воздуху…

И можно привести ещё много примеров открытий и изобретений, направлений инноваций и современных бизнес-идей, развитие которых может вывести Украину в лидеры промышленности, науки и технологий. (3)

С наступлением нового тысячелетия началась эра нанотехнологии. Стремительное развитие компьютерной техники, с одной стороны, будет стимулировать исследования в области нанотехнологий, с другой стороны, облегчит конструирование наномашин. Таким образом, нанотехнология будет быстро развиваться в течение последующих десятилетий.

Перспективы нанотехнологической отрасли поистине грандиозны. Нанотехнологии кардинальным образом изменят все сферы жизни человека. На их основе могут быть созданы товары и продукты, применение которых позволит революционизировать целые отрасли экономики. Джош ВолфеJosh Wolfe, редактор аналитического отчета Forbes/Wolfe Nanotech Report, пишет: "Мир будет просто построен заново. Нанотехнология потрясет все на планете".

Ключевые технологии и материалы всегда играли большую роль в истории цивилизации, выполняя не только узко производственные функции, но и социальные. Достаточно вспомнить, как сильно отличались каменный и бронзовый века, век пара и век электричества, атомной энергии и компьютеров. По мнению многих экспертов, XXI в. будет веком нанонауки и нанотехнологий, которые и определят его лицо. Воздействие нанотехнологий на жизнь обещает иметь всеобщий характер, изменить экономику и затронуть все стороны быта, работы, социальных отношений. С помощью нанотехнологий мы сможем экономить время, получать больше благ за меньшую цену, постоянно повышать уровень и качество жизни.

Список литературы

1. Материалы Интернет-энциклопедии Wikipedia http://Wikipedia.org;

2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. М., 2003

3. Материалы новостного сайта “Новости науки - R&D.CNews” http://rnd.cnews.ru/

4. Марк Ратнер, Даниэль Ратнер. Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea. — М.: «Вильямс», 2006. — С. 240

5. Материалы интеренет-газеты “Зеркало недели” http://www.zn.ua/

6. Материалы новостного сайта “Новости Украины” http://www.from-ua.com

7. Материалы новостного сайта “Украинский бизнес ресурс” http://ubr.ua