Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 30 от 21 августа 2007 года

Ну а сам-то нанотех представляет угрозу для экологии?

– Опасности существуют, но опять-таки многие из них не новы. Всем известны классические болезни – силикоз, асбестоз, бериллоз, рак легких у углекопов, – которые вызываются мельчайшими (в том числе и нано-) частицами некоторых материалов. Можно вспомнить недавние скандалы с нанокосметикой – плохо, что никто толком не знает, что в нее «запихивают», так как это секрет фирмы. Наночастицы легко проникают в клетки, даже обычный оксид железа может, оказывается, быть вредным в виде наночастиц. С другой стороны, йоги ведь буквально едят железо, в огромных количествах, – и ничего.

Но они же не наночастицы едят?

– Конечно, крупная частица не проникнет внутрь клетки – растворится, переработается. А наночастицы могут вести себя по-другому. Поэтому взаимодействие наночастиц с живым организмом – очень важная область исследований, и сейчас этим многие занялись (в том числе и у нас в МГУ, на биофаке, физфаке, химфаке, факультете наук о материалах и других факультетах). С другой стороны, наночастицы обычно очень реакционноспособны – легко превращаются в другие частицы, растворяются, трансформируются. Можно с осторожностью предположить, что накопление нежелательных наночастиц в окружающей среде – не такая уж большая опасность. Но тут все нужно тщательно изучать. А для этого нужен трезвый подход к проблеме.

В США и Европе в обществе (в частности, у гринписовцев, антиглобалистов) существуют устойчивые антипатии к «нано», есть целые организации, которые борются с нано, и в то же время есть фанатики нано – целый спектр радикальных мнений. К сожалению, у нас пока все только кричат "ура!" при слове «нанотехнологии» и в то же время слепо (но молча) их боятся.

В заключение надо хотя бы упомянуть новые конструкционные материалы. Это огромное поле иследований. Простейший пример: любая металлическая отливка – поликристаллическая, то есть состоит из зерен. Если эти зерна измельчать – механически, термомеханически – то в принципе можно дойти до уровня, когда весь, предположим, гвоздь будет иметь ультра– (я даже не говорю нано-) дисперсную структуру. Такая структура обеспечит ему меньшую пластичность, но большую жесткость. Так можно получить серьезное – раза в два-три – но не заоблачное улучшение параметров материала. Однако стоимость его значительно возрастет.

О конструкционных материалах можно рассказывать долго – но лучше просто назвать еще несколько исследовательских направлений, связанных с нанотехом: наноионику (в частности, электродные материалы на неуглеродных нанотрубках), "умные материалы", меняющие форму в зависимости от того, чем их облучают, наноэлектромеханические системы, НЭМС – на таком моторчике ездил сделанный в Университете Райс (Rice University) наноавтомобиль с колесами из фуллеренов, и др.

В каких же из перечисленных областей вы ожидаете самого заметного прогресса в ближайшие пять лет?

– Экология, медицина, энергетика, электроника – в этих четырех областях лежит ближайший потенциал применения нанотеха.

В связи с запросами экологии должны появиться новые фотокатализаторы, сорбенты, ультрадисперсные и нанодисперсные порошки – и те, которые дезинфицируют, и те, которые используются для получения продуктов тонкого органического синтеза. Главное направление прогресса здесь – всевозможные катализаторы.

В медицине самые важные применения нанотеха будут связаны с нанокапсулами. Уверен, что удастся существенно улучшить фармакологические формы лекарств и средства их доставки. Будут исследованы основные аспекты взаимодействия наночастиц с живым организмом, и на этой основе появятся принципиально новые лекарства. Но это потребует долгого изучения, так как область малоисследованная и очень рискованная.

В энергетике можно ждать успехов с топливными элементами; может быть, появятся гораздо более эффективные солнечные батареи. И конечно – наноэлектроника, здесь должен быть стремительный прогресс.

Думаю, что могут быть хорошие достижения в области композитов, конструкционных материалов. У Артура Кларка в одном из романов центральную роль играет лифт на сверхлегких, сверхпрочных тросах, идущий с поверхности Земли на высоту геостационарной орбиты (36 тысяч километров над экватором). Проект "космического лифта из нанотрубок" я считаю чистой фантастикой, но под этим лозунгом, возможно, будут делаться хорошие композиты – прочные, легкие. В частности, что-нибудь интересное обязательно сделают с нанотрубками. Их прочность определяется только прочностью связей углерод-углерод, нанотрубки примерно в двадцать раз прочнее стали и раз в десять легче. Но все равно космический лифт окажется слишком дорогим! Скорее, такие нити будут вводить в композиты, делать с их использованием бронежилеты, небьющиеся стекла, ракетки для тенниса и пр.

И наконец – но в более далекой, чем пять лет, перспективе – серьезный акцент будет сделан на том, что уже сейчас считается страшно важным в США, Европе, Японии: это всевозможные чувствительные элементы, сенсоры, "электронный нос" (сами-то сенсоры скорее всего будут не нано-, а микроразмеров). Впрочем, приницпиально новые устройства предсказывать не берусь.

Тогда же можно ожидать появления покрытий, делающих самолеты и корабли «невидимыми» в том или ином диапазоне излучений, хотя очень трудно сказать, какова будет в этом роль нанотеха. Более реалистичное дело – одежда с необычными и полезными свойствами. Совместите ткань с наночастицами, свойства которых вы сможете задать и контролировать, – и получите "умную одежду" (но, конечно, не плащ-невидимку или супербронежилет – нельзя нарушить законы природы и прыгнуть выше головы). Например, если такая одежда содержит серебро, то она будет заживлять раны. Можно сделать так, чтобы она была гидрофобной и самоочищалась. Это, конечно, практически важно, но не революционно.

Боюсь заглядывать далеко, потому что я по природе пессимист и осторожный человек и не хочу давать прогнозы, которые могут не сбыться.

В заключение повторю свой основной тезис. Нанотех не есть нечто принципиально новое. Это не революция, а усовершенствование. Нанотех – это попытка как можно глубже понять очень важный отрезок пространственной шкалы организации материи. На этом отрезке сочетаются те факторы, которые управляют важнейшими процессами преобразования самого вещества и энергии в веществе. По-настоящему интересно именно это, а не какие-то мифические нанороботы.

Фотографии, где не указан автор, предоставлены факультетом наук о материалах МГУ.

ПЕРЕПИСКА: Сдвинуть махину косности

Письмо наших читателей из МПГУ, послужившее началом приведенной ниже дискуссии, посвящено преподаванию химии в школе – достаточно частному вопросу, лежащему в стороне от основных интересов «Компьютерры». Однако, когда речь заходит об образовании – и среднем образовании в особенности – мы неизбежно сталкиваемся с целым рядом проблем, носящих фундаментальный характер: слово «химия» в этой переписке очень часто можно заменить на название любого другого школьного предмета – от математики до МХК. Об этих проблемах пишет Преподобный Михаил Ваннах, а Дмитрий Шабанов делится своими идеями о том, в каком направлении можно двигаться, чтобы исправить ситуацию. – И.Щ.

Сразу отметим, что просим не подарков и денег, но помощи. Или, скорее, посредничества. Сказать, что «Компьютерра» совсем не уделяет внимания химии, – значит, соврать. Уделяет, но в соответствии со своим статусом-предназначением бизнес-планом. То бишь – достижениям и прогрессу. С другой стороны, в журнале регулярно появляются материалы об образовании – тоже в соответствии с профориентацией. Между тем, химия как учебный вообще и школьный предмет в частности, кажется, находится в кризисе (в загоне?) (какой предмет не находится?!)…

Это, как говорится, по нашему скромному мнению. Хотелось бы ошибиться, но – не получается! В средней школе от нее бегают, как от огня – предмет же ненужный, да и, пожалуй, трудный! Не можем говорить про МГУ, но в нашем вузе набор "на химиков" сократили на треть – третий год нет конкурса; только на бумаге! С учебными пособиями тоже занятно.

Рекомендованных, одобренных и других школьных учебников полно. Но либо авторы никогда не работали в школе, и тогда уровень заоблачен, а главное, ТЕКСТ сложен для восприятия даже педагогом. Либо это старые и проверенные книги, но и со старыми данными, наоборот уж слишком простые… Да и с преподавателями, учителями, педагогами – сами понимаете… Тут в одной передаче небезызвестный Е. Чичваркин предложил собирать вокруг талантливых педагогов талантливых детей. Логично. А остальных куда?! Вот такой Е…гений…