Новая нанопрограмма РФ: еще одна попытка пробиться в лидеры

В последнее время термин «нанотехнологии» считается модным, а продукты с его использованием — популярными. Как-то сложилось, что политики и бизнесмены также считают приоритетной именно эту отрасль науки и технологии. Однако мало кто из них полностью представляет не только что это такое, но и что в будущем может произойти, если нанотехнологии будут развиваться такими же темпами, как сегодня.

Основные направления исследований в области нанотехнологий

На самом деле за коротким, на первый взгляд, непонятным термином скрывается обширная отрасль науки и техники, охватывающая практически все направления человеческой деятельности.

Фундаментальная база для развития и внедрения нанотехнологий закладывалась еще в середине прошлого века, а на практике первые наноструктуры начали создаваться в начале восьмидесятых годов прошлого века, как только появилась технологическая возможность.

Для понятия «нанотехнология», пожалуй, не существует единого определения, но по аналогии с существующими ныне микротехнологиями следует, что нанотехнологии — это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, в сотни раз меньшая длины волны видимого света и сопоставимая с размерами атомов. Поэтому переход от «микро» (10^-6 м) к «нано» (10^-9м) — это уже не количественный, а качественный переход: скачок от манипуляции веществом к манипуляции отдельными атомами.

Когда речь идет о развитии нанотехнологий, имеются в виду три направления: изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов; разработка и изготовление наномашин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу; непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего существующего.

Реализация всех этих направлений уже началась. Почти десять лет назад были получены первые результаты по перемещению единичных атомов и сборки из них определенных конструкций, разработаны и изготовлены первые наноэлектронные элементы.

Основной проблемой в наноиндустрии на сегодняшний день является управляемый механосинтез, т.е. составление молекул из атомов с помощью механического приближения до тех пор, пока не вступят в действие соответствующие химические связи. Для обеспечения механосинтеза необходим наноманипулятор, способный захватывать отдельные атомы и молекулы и манипулировать ими в радиусе до 100 нм. Наноманипулятор должен управляться либо макрокомпьютером, либо нанокомпьютером, встроенным в робота-сборщика (ассемблера), управляющего манипулятором. На сегодня подобные манипуляторы не существуют.

Зондовая микроскопия, с помощью которой в настоящее время производят перемещение отдельных молекул и атомов, ограничена в диапазоне действия, и сама процедура сборки объектов из молекул из-за наличия интерфейса «человек — компьютер — манипулятор» не может быть автоматизирована на наноуровне. Однако до развития «чистой» нанотехнологии с применением наноробототехники широчайшее развитие получат различные наноматериалы и наноэлектронные компоненты. Причем наноэлектроника уже вошла в повседневное использование не только заводами-производителями, но и потребителями — МР3-iPOD-плееры, NRAM-память, чипы по 45-нм техпроцессу прочно вошли на рынок.

Прогнозы развития нанотехнологий в мире

По прогнозам американской ассоциации National Science Foundation, объем рынка товаров и услуг с использованием нанотехнологий может вырасти до одного триллиона долларов в ближайшие 10–15 лет:

1. В промышленности материалы с высокими заданными характеристиками, которые не могут быть созданы традиционным способом, могут занять рынок объемом $340 млрд. в ближайшие 10 лет.
2. В полупроводниковой промышленности объем рынка нанотехнологичной продукции может достигнуть $300 млрд. в ближайшие 10–15 лет.
3. В сфере здравоохранения использование нанотехнологий может позволить помочь увеличить продолжительность жизни, улучшить ее качество и расширить физические возможности человека.
4. В фармацевтической отрасли около половины всей продукции будет зависеть от нанотехнологий. Объем продукции с использованием нанотехнологий составит более $180 млрд. в ближайшие 10–15 лет.
5. В химической промышленности наноструктурные катализаторы имеют применение при производстве бензина и в других химических процессах, с приблизительным ростом рынка до $100 млрд. По прогнозам экспертов, рынок таких товаров растет на 10% в год.
6. В транспорте применение нанотехнологий и наноматериалов позволит создавать более легкие, быстрые, надежные и безопасные автомобили. Рынок только авиакосмических продуктов может достичь $70 млрд. к 2010 году.
7. В сельском хозяйстве и в сфере защиты окружающей среды применение нанотехнологий может увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечить более экономические пути фильтрации воды и позволит ускорить развитие возобновимых источников энергии, таких, как высокоэффективная конверсия солнечной энергии. Это позволит снизить загрязнение окружающей среды и экономить значительные средства.

Согласно прогнозам ученых, применение нанотехнологий в сфере использования энергии света через 10–15 лет может снизить потребление энергии в мире на 10%, предоставить общую экономию $100 млрд. и соответственно сократить вредные выбросы углекислого газа в размере 200 млн. тонн.

Среди развитых стран уже сложилась определенная политика в области нанотехнологий. Она заключается в развитии стратегии: «Bringing product from laboratory to the market» — перенесение продукта из лаборатории на рынок. Этим занимаются не только государственные, но и многие частные организации, поэтому процесс появления новых продуктов, содержащих нанотехнологические улучшения, происходит достаточно быстро, если, естественно, это экономически выгодно. Роль государства состоит в поддержке фундаментальных исследований и даже отдельном финансировании наиболее перспективных частных компаний, проводящих НИОКР своими силами.

Многие большие предприятия и корпорации, которым по плечу проводить исследования и которые уже без НИОКР не были бы конкурентоспособными на мировом рынке (Samsung, HP, SIEMENS, INFINEON, BIOPHAN и т.д.), проводят их как на свои средства, так и за счет различных грантов, сторонних инвестиций от частных лиц и компаний.

Нанопрограмма РФ

В России эта система развита слабо — если не сказать, что не сложилась вообще. О государственных вложениях в нанотехнологии говорить уже поздно, т.к., к примеру, финансирование национальной нанотехнологической инициативы США только на 2007 год составит 1,3 млрд. долларов, в то время как бюджет РФ выделит 30 млрд. рублей на 5 лет. При этом финансирование нанопрограммы США с каждым годом увеличивается в среднем на 10%.

Кроме того, эти средства будут выделены различным НИИ в рамках программы, а не попадут частным компаниям, тоже занимающимся исследованиями в области нанотехнологий. Естественно, адаптировать к рынку продукты, разработанные в государственных НИИ, частным компаниям смысла нет. Но зато будет польза оборонной промышленности, в которой через 10–20 лет без нанотехнологий не обойдется ни один продукт.

Поэтому нанопрограмма РФ вызывает смешанные чувства: с одной стороны, с ее объявлением мы и так опоздали, средств для того, чтобы догнать аналогичные программы сверхдержав, выделено недостаточно, но зато сделан первый шаг, чтобы хотя бы не стоять на месте.

Потенциал фундаментальной науки, конечно, в стране велик, это немаловажно для дальнейшего развития исследований, но самое важное — не исследования, которые будут проводиться, а результат — продукт, который в конечном счете должен появиться на рынке, чтобы государство получило не только возврат средств, но и технологическое превосходство в данной отрасли.

Подобное случилось при развитии микроэлектроники — ведь база в стране была, и исследования проводились, и была мощная поддержка государства — но не склеилось с потребительской стороной, и, как следствие, сегодня большинство электронных товаров импортируют в РФ.

Частный капитал с опаской смотрит на инвестиции в долгосрочные исследования, так как боится не только заморозить деньги, но и вообще их потерять. Поэтому в РФ малый процент компаний и частных лиц, инвестирующих в нанотехнологические предприятия. Ранее при обсуждении государственной нанопрограммы Фурсенко уделял особое внимание механизму государственно-частного партнерства. Как он говорил, «министерство образования и науки выступает также за развитие венчурных фондов». Однако неясно, будет ли этот механизм работать в новой программе.

Подобное привлечение частного бизнеса позволит построить технологические коридоры и снять риски, что эти коридоры не будут востребованы рынком. Сейчас в России работают около 40 таких фондов с общим объем инвестирования в высокотехнологичные производства порядка $300 млн. Для страны, естественно, этого недостаточно, так как в мировой практике венчурные инвестиции являются самыми высокодоходными. В США, к примеру, распределение инвестиций в нанотехнологии между государством и частным капиталом происходит примерно в равных долях.

Так что неясно, что будет делать государство в рамках новой нанопрограммы с полученными результатами исследований. Программа сама по себе вещь хорошая, но под нее нет готовой инфраструктуры, без которой полученные знания осядут мертвым грузом в институтах. Но вот если в рамках программы получат поддержку не только «фундаментальщики», но и частные компании, то результат, естественно, будет. К примеру, на базе Белгородского Центра нанотехнологий и наноматериалов, презентация которого состоялась на прошлой неделе, планируется проводить и научные исследования, и разработку новых технологий, и их внедрение в производство, что, как предполагается, позволит высоким технологиям быстро и экономически эффективно реализоваться в науке, производстве и повседневной жизни россиян.

Однако, скорее всего, в области нанотехнологий Россия вряд ли выйдет в лидеры, и поэтому главная задача на сегодняшний день — сделать разрыв между российскими разработками и техносферой будущего как можно меньше.

Свидиненко Юрий / CNews