Нано: испытание «внеземной цивилизацией»?

Опережая время

Научное диво размером от одного до ста нанометров вошло в российский обиход относительно недавно. В 2009-м Президент РФ Дмитрий Медведев обратился к нации со статьей «Россия, вперед!» В ней он настаивал: в ближайшие десятилетия мы должны превратиться в страну, «благополучие которой обеспечивается не столько сырьевыми, сколько интеллектуальными ресурсами — «умной» экономикой, создающей уникальные знания, экспортом новейших технологий и продуктов инновационной деятельности». Речь шла в том числе о наноиндустрии — основе наукоемкой экономики.

Вскоре родилась Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года. К этому времени объем продаж российской продукции наноиндустрии должен составить предположительно 250-300 млрд рублей, а объем платежей от ее экспорта — 7075 миллиардов. При том, что придется затратить, по самым скромным подсчетам, 138 миллиардов.

Не эти ли астрономические цифры изначально вызвали у людей недоверие? Однако статистика уверяла: процесс идет. Только за первые два года в «Роснано» было одобрено 94 проекта и более 300 заявок находилось на рассмотрении. «Эти факты доказывают, что у нас немало научных коллективов с перспективными разработками в сфере нанотехнологий», — сказал глава государства, выступая на Международном форуме по нанотехнологиям в 2010-м.

С этого года Россия вошла во второй этап реализации программы, однако... Как следует из итогов 14-го ежегодного опроса руководителей крупнейших компаний мира, проведенного PwC, большинство российских менеджеров считают: научные и исследовательские центры в нашей стране не удовлетворяют их потребностям в инновациях. Со стороны крупного бизнеса востребованность в новшествах также оставляет желать лучшего. Что уж говорить об обычных тружениках?..

Чувство нового, видимо, свойственно тем, кто стремится опередить время. Среди таких пионеров — технопарк Тюменского госуниверситета. Одним из самых перспективных направлений его работы стало именно продвижение нанотехнологий.

Микромир за стеклом

В здании университетского технопарка ощущается запах... нет, не свежей краски — новизны. Ради этого стоит пройтись по его этажам, заглянуть в лаборатории. В одну из них ведет нас, участников пресс-тура, организованного областным департаментом образования и науки, наш гид — заместитель директора НИИ прикладных наук ТюмГУ, доктор физико-математических наук, профессор Сергей Удовиченко.

Увидеть то, что творится там, в микромире, можно лишь через стекло. Иначе нарушим стерильность и микроклимат помещения, где ведется наладка второй очереди современнейшего оборудования, на котором сначала будет обкатана технология, а в следующем году начнется малое серийное производство наномикрочипов по заказу прежде всего предприятий пищевой промышленности. Приборы, укомплектованные подобными датчиками для взятия и обработки информации, способны провести точный экспресс-анализ и выдать результаты контроля любой жидкости, будь то кровь или вода.

Но основное научное направление здешнего техноцентра — развитие микро- и нанотехнологий для нефтегазовой и строительной отраслей экономики региона, а также сферы ЖКХ. То есть там, где применяется техника (в частности, бурильные инструменты, лопатки турбин газотурбинных двигателей), которой необходима надежная защита от воздействий агрессивной среды и производственной нагрузки. Этого позволяет достичь имеющаяся аппаратура — для обработки поверхностей металла ионно-плазменными пучками и для контроля качества этой обработки. Ее демонстрирует научный руководитель лаборатории пучково-плазменных технологий Павел Шмидберский. Так же щедро Павел Анатольевич знакомит нас с единственной в России технологией, позволяющей увеличить износостойкость коммуникаций и антикоррозийную устойчивость обычной стали в 10 тысяч раз.

Ноу-хау университетского технопарка — способ нанесения на поверхность металла нанопокрытия, тонких (микро- и нанометрического масштаба) пленок (оксидных, легированных, с измененной структурой). Эти наноструктурированные соединения с уникальными свойствами увеличивают антикоррозийную стойкость изделий в тысячу и более раз, износостойкость — более чем в 20 раз, не говоря уже о термостойкости. Что, несомненно, экономит миллиарды долларов, обеспечивая трубам — не только нефтяным и газовым, но и водопроводным — по сути, вечный ресурс — 100 и более лет. Не случайно этим проектом заинтересовался губернатор Тюменской области.

В арсенале ученых и практиков — созданная в технопарке учебно-научная установка ионного форматирования, предназначенная для исследования процесса распыления остросфокусированным пучком пленок нанометрического размера из различных материалов (тяжелых металлов, алмазных и др.), а также разработанный для антикоррозионной защиты нефтегазопромыслового оборудования стенд для исследования процессов ионного легирования металлических поверхностей.

— Мы, — не без гордости говорит Павел Шмидберский, — сумели создать единственный в России комплекс на основе модульной нанотехнологической платформы «Нанофаб-100», который я бы назвал «наноглазами и наноушами», ведь он позволит проводить исследования приповерхностного слоя металла в реальном времени.

Фабрика, единственная в России

Сверхвысоковакуумный научно-технологический комплекс, предназначенный для разработки и создания элементов наноэлектроники, а также для проведения фундаментальных исследований в этой области, как утверждают специалисты, позволяет в автоматическом режиме подвергать разного рода воздействиям один и тот же образец. Причем теми же методами, которые сейчас используются для создания микроэлектроники, только с предельным разрешением на один-два порядка выше.

Благодаря комплексу станет возможным создание и производство малыми сериями различного рода наноструктур, наноэлементов и устройств на их основе. За рубежом подобная «нанофабрика» есть лишь в Германии, с которой тюменцы намерены сотрудничать.

Для развития технико-внедренческой деятельности закуплен комплекс металлообработки для цеха экспериментального производства, который планируют запустить в скором будущем.

Остается заняться финансовыми подсчетами. В создание оригинальных учебно-научных стендов ионного легирования и ионного форматирования, в их комплектование вложено 7,2 млн руб. В целом на закупку и установку уникального для вузов региона учебно-научного и производственного оборудования потрачено 18 млн руб. «Нанофаб» приобретен на средства Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в РФ на 2008-2010 годы», в рамках которой получено 125 млн руб.

Заказчик программы, Минобрнауки РФ, ожидает, что ТюмГУ станет одним из участников создания нового поколения наноматериалов и нанотехнологий для использования в ключевых областях науки и техники, здравоохранении и производстве продуктов питания, а также для поддержания необходимого уровня обеспечения обороноспособности и безопасности государства. В перспективе центр нанотехнологий университетского технопарка должен превратиться в базовую региональную структуру в сфере наноиндустрии, которая объединит усилия естественно-научных факультетов ТюмГУ, других вузов, а также научно-исследовательских институтов и промышленных предприятий нашей области, а со временем войдет и в международную научно-техническую кооперацию.

Прорыв в послезавтра

Прорыв в нано ТюмГУ стал возможен прежде всего благодаря его абсолютному первенству среди других вузов Тюменской области в конкурсе инновационных программ, который проходил в рамках национального проекта «Образование». Руководители программы сделали ставку на «формирование инновационного научно-образовательного комплекса Тюменского университета для обеспечения эффективности природопользования в условиях интенсивного освоения ресурсов Западной Сибири». И попали в точку. Именно реализация в 2007-2008 годах этой программы существенно укрепила инновационный потенциал университета: бюджет проекта составил более 500 млн рублей, из которых 100 миллионов вложил сам вуз.

Вскоре последовала еще одна завоеванная интеллектом награда — федеральный грант на развитие инфраструктуры наноиндустрии, что обеспечило приток миллиардных вливаний. Серьезным направлением работы стало открытие в ТюмГУ консультационного центра Тюменского отделения Национальной нанотехнологической сети. Сегодня классический университет является ее членом.

Шанс на лидерство

Одна из важнейших задач, поставленных перед нашими разработчиками в области нанотехнологий, — соответствие отечественной продукции мировым стандартам. Но именно критически низкий уровень развития инфраструктуры наноиндустрии, по оценкам аналитиков, не позволяет проводить необходимые исследования и разработки на самом высоком уровне. А это, несмотря на все благие посылы, не дает России шанса быть достойным конкурентом на формирующемся международном рынке наноиндустрии.

При этом, как утверждают те же эксперты, период активного оснащения научно-образовательных комплексов новым уникальным оборудованием для проведения исследований заканчивается. Теперь на повестку дня все чаще выходит другая проблема. Ведь на успех в нанотехнологиях могут претендовать лишь хорошо и специально подготовленные кадры. Но где их взять?

Пока мы задаемся вопросами, там, за стеклом, в стерильных условиях, облаченные в белые халаты аспиранты уже общаются «на ты» с микрокосмом, диковинным и нереальным для непосвященных. Хочется верить: своими делами им удастся разбить всеобщий скепсис и праздное любопытство к «внеземной цивилизации». Убедить: нано — всерьез и надолго. При этом важно, чтобы работа на многомиллионном оборудовании не превратилось для молодых ученых и их старших коллег в непосильное испытание, а принесло пользу, на которую рассчитывают и государство, и общество, и сами ребята.

Нанотехнология — это область науки и техники, занимающаяся исследованием и производством объектов размером менее 100 нанометров. 1 нанометр = 10^-9 м.