CC BY
14
си
00 сс;
О
О
и
о
I
о
го
Наносфера: от изучения к производству
Фото Дениса МОРОЗА
Нанотехнологии являются одним из самых стремительно развивающихся научно-технических направлений. Интерес к фундаментальным и прикладным исследованиям в этой области постоянно увеличивается, в них вкладываются значительные финансовые средства. Учеными нашей страны создан существенный задел и предложены оригинальные инженерные решения в данной сфере. Об этом, а также о перспективах наноиндустрии мы беседуем с первым заместителем Председателя Президиума НАН Беларуси академиком Сергеем ЧИЖИКОМ.
Белорусские ученые выполняют научные изыскания по многим направлениям развития нанотехнологий и создания наноматериалов как самостоятельно, так и в рамках международного сотрудничества. Объем знаний, который накоплен, уже достаточно велик. В нашей стране реализованы несколько циклов государственных программ этой тематики. Проведены фундаментальные работы, выполнен ряд проектов. Нанотехнологии вошли в перечень приоритетных направлений исследований на ближайшие пять лет. Это говорит о том, что в республике серьезно относятся к нанотематике и связывают с ней формирование новых наукоемких отраслей. Стоит задача перейти к реальным производствам, сформировать полноценную наноиндустрию. Сделать это непросто, но, как говорится, игра стоит свеч. Мы видим много примеров, когда наноразработки срабатывают настолько эффективно, что дальше просто невозможно представить без них жизнь.
- Какие направления исследований наиболее продуктивны?
- В первую очередь стоит упомянуть электронику. По сути, ее уже можно переименовывать в наноэлектронику. Технологические нормы здесь опускаются ниже 100 нм, и конкретный результат этих научных изысканий - смартфоны - носят
в карманах миллионы жителей Земли. Мобильное устройство по вычислительной мощности теперь способно превосходить суперкомпьютер десятилетней давности. Быстродействующие и высокопроизводительные чипы стремительно проникают во все сферы нашего быта. Наноисследования также совершают переворот и в материаловедении, в частности очень перспективны разработки новых материалов, ультратонких мембран, способных выполнять уникальные функции, и т.д. Этот список можно продолжать и дальше, поскольку нанотехнологии эффективно осваиваются во многих областях науки и техники.
- Вы упомянули сложную задачу организации реальных производств. Как перейти от поддерживаемых государством научных изысканий к выпуску продукции на их основе?
- Это требует достаточно больших финансовых вложений. К примеру, активно развивать отрасль наноэлектроники под силу только отдельным странам, которые заняли в ней лидирующие позиции. Другим «вскочить в вагон этого поезда» чрезвычайно сложно. В США и Японии уже выпускаются интегральные микросхемы с размерами элементов порядка 10 нм, что потребовало инвестиций
в миллиарды долларов. Создание таких производств в Беларуси представляется экономически невозмож-
Тема номера
ным, хотя имеются научные наработки в данном направлении. Реальным же является использование новых наноматериалов и нанотехнологий, например, на базе графенов, для существенного увеличения функциональных возможностей элементов электроники при необязательной их миниатюризации до предельных размеров. Кроме этого, значительные перспективы имеют различные датчики, характеристики которых существенно улучшаются при применении в них наноструктурированных материалов. И в Беларуси есть фирмы, которые действуют в данной области без миллионных инвестиций. Ведь можно заниматься инжинирингом -использовать наш интеллектуальный потенциал и разрабатывать продукцию, а само ее изготовление отдавать за рубеж тем компаниям, которые имеют производственную базу.
Еще один подход - искать незанятые ниши, где мировые гиганты пока не достигли больших успехов, но которые весьма перспективны. Здесь я отмечу ведущиеся в НПЦ по материаловедению НАН Беларуси исследования в области сверхъемких электроконденсаторов. С помощью углеродных структур наномасштаба мы пытаемся создать устройства, способные накопить большие объемы энергии. Потенциальный рынок их применения весьма широкий и многообещающий.
Думаю, заявляемые в стране проекты применения нанотехнологий уже через 2-3 года дадут нам реальные продукты. С целью объединения участников наноиндустрии, координации их совместных усилий, реализации кластерных инициатив в сфере разработки и коммерциализации нанотехнологий и производства нанопродукции в Беларуси два года назад была создана Республиканская ассоциация наноиндустрии. Она объединяет коммерческие и некоммерческие предприятия - субъекты инновационной деятельности и инфраструктуры, а также другие организации, осуществляющие содействие развитию данного направления в нашей стране. Сегодня в ее состав входит уже более 30 членов.
- Как складывается международное сотрудничество? Ведь разработка нанотехнологий, как правило, требует значительной финансовой поддержки, и в одиночку нашей стране обеспечить ее сложно.
- Плодотворные отношения у Академии наук здесь установились с Россией, Европой, Китаем, со странами арабского мира. Не менее 30% выполняемых контрактов так или иначе связаны с нано-тематикой. Недавно была проведена совместная конференция с иранскими учеными по современным применениям нанотехнологий, и мы надеемся на дальнейшее развитие взаимоотношений, поскольку это направление в Иране растет очень ак-
тивно. Они занимают седьмое место в мире по количеству публикаций в данной области. Причем есть реальная поддержка бизнеса - ежегодно основывается около сотни специализированных стартап-ком-паний. Нам есть чему у них поучиться.
Большие надежды возлагаем на создание Национального научно-технологического парка «Белбио-град», в котором будут разрабатываться в том числе нанотехнологии. Конечно, дальнейшее продолжение фундаментальных исследований требует дополнительных ресурсов, в первую очередь инфраструктурных. У нас не хватает специально оборудованных «чистых комнат», приборов для диагностики. Необходимо проходить сертификацию. Для всего этого нужны деньги. Думаю, без помощи государства здесь не обойтись. Внешние инвесторы смотрят прежде всего на быструю окупаемость и скорую отдачу вложений. Долговременные проекты, фундаментальные вещи им менее интересны.
- А как бы вы в целом оценили уровень белорусских наноисследований?
- Можно назвать уже десятки команд, которые имеют весьма серьезные разработки и располагают высококвалифицированными кадрами. Но если говорить в мировом масштабе, конечно, мы не лидеры, а соответствуем среднему уровню. Наша страна «в теме», имеет конкретные неплохие результаты,
а дальше этот потенциал надо грамотно использовать и развивать. При этом нужно «держать руку на пульсе» мировых исследований, отслеживать конъюнктуру и передовые работы иностранных
- Насколько широк круг белорусских предприятий, готовых внедрять нанотехнологии?
- Их немало. Есть крупные субъекты хозяйствования. В качестве примера следует привести холдинг «Интеграл», заинтересованный в снижении топологического размера своей продукции и вовлеченный в нанодеятельность. Также можно упомянуть холдинг «Изовак», который внедряет передовые технологии подготовки поверхности и вакуумного напыления покрытий в промышленном оборудовании, предназначенном для получения высококачественных оптических и функциональных покрытий в наномасштабах. Есть и другие. В то же время необходимо отметить, что вынуждать крупные предприятия «переламывать» себя и переходить на на-нотехнологии не стоит. Ведь иногда проще создать новое производство с нуля, чем что-то традиционное перестроить на новый лад. Кроме того, наноотрасль еще достаточно рискованная, и ставить на кон судьбу крупных заводов не всегда оправданно. Имеет смысл начинать с малых компаний, которые в случае успеха смогут масштабировать его.
Наномир структур и явлений
- В нашей стране есть хорошие наработки
в сфере нанодиагностики. Расскажите, пожалуйста, об этом подробнее, ведь вы имеете к ним непосредственное отношение не только как представитель руководства Академии наук, но и как ученый. Вы стояли у истоков создания первого отечественного атомно-силового микроскопа.
- История сканирующей зондовой микроскопии в Беларуси насчитывает около 25 лет. Ее зарождение связано с работами отечественных ученых в области измерения молекулярной шероховатости поверхностей различных материалов, а также методик ее моделирования. От тематических исследований удалось перейти к изготовлению приборов. Первый атомно-силовой микроскоп, названный «Нанотоп», появился в 1995 г. Далее было налажено мелкосерийное производство. То, что мы смогли освоить выпуск целого спектра устройств, которые позволяют видеть наномир, измерять и оценивать его свойства, - наше большое достижение. Сейчас проектируется ряд новых моделей, которые можно разделить на три класса: для анализа наноструктур-ных материалов, для наноэлектроники и контроля прецизионных оптических поверхностей, для работы с биологическими объектами. Последняя тема особенно интересна, поскольку предусматривает в том числе исследование с наноразрешением живых одиночных клеток, в частности стволовых.
В настоящее время совершенствуем новый зон-довый микроскоп, совмещенный с миниатюрным биореактором и современной специализированной оптической системой, которая дает возможность визуализировать биологические клетки, включая работу в жидкостной ячейке.
- Какие наноразработки белорусских ученых вы считаете самыми интересными?
- Мне кажутся очень перспективными следующие темы. Во-первых, использование нанотех-нологий в изготовлении новых типов удобрений. Для решения этой задачи в Институте физико-органической химии разработаны методы синтеза
и развернуто опытно-промышленное производство нескольких марок нанопрепаратов для нужд агропромышленного комплекса. Весьма малые объемы микроэлементов в виде наночастиц могут заменять тонны традиционных удобрений и повышать урожайность сельскохозяйственных культур. Во-вторых, хочу отметить исследования углеродных нано-материалов типа графена. Я уже упоминал об этих работах, ведущихся в НПЦ по материаловедению НАН Беларуси в области создания наноконденса-торов. В-третьих, есть интересные заделы в сфере синтеза частиц наноразмерного уровня из металлов и их оксидов. С помощью немеханического дробления можно в доли минут переводить материалы
из блочного состояния в наноструктуры. В-четвертых, актуальна тематика формирования различных покрытий, которые могут придавать образцам необходимые функциональные свойства. В-пятых, очень перспективны нанобиотехнологии. Клетка, как нанофабрика, - непочатый край работы для научных изысканий. Этот список можно продолжать.
- Легко ли к наноисследованиям подключаться молодежи?
- Нанотехнологии - модное направление. Практически все ведущие вузы имеют кафедры, которые выпускают специалистов в нанообласти. В Академии наук таких молодых людей с удовольствием принимают на работу, и они прекрасно себя показывают в науке, но хотелось бы, чтобы они были столь же востребованы на предприятиях реального сектора экономики. Пока что с их трудоустройством в производственной сфере есть сложности. В ближайшее время НАН Беларуси проведет совместное заседание с Министерством образования с целью ревизии взаимодействия академической и вузовской науки. Мы хотим повысить эффективность подготовки студентов. Академия готова предоставлять свои лаборатории для обучения молодежи на современном оборудовании, по самым актуальным тематикам и в контакте с ведущими учеными.
- Что нужно сделать, чтобы нанотехнологии в Беларуси развивались лучше?
- Мы накопили силы и опыт по этой тематике. Думаю, настало время смелее заявлять о достигнутом, заняться рекламой и продвижением разработок. Нужно сконцентрироваться на прорывных направлениях, искать финансовую поддержку. Для этого, в частности, необходимы и изменения законодательной базы. Имеет смысл привлекать в науку венчурное финансирование, дать больше права
на риск. Тогда проекты будут более амбициозными и масштабными.
- О каком размере инвестиций идет речь?
- Считается, что средний проект в области нанотехнологий - работа одной лаборатории - требует около миллиона долларов в год. Начальная стадия производства инновационной продукции стоит еще примерно столько же. Хотелось бы, чтобы ситуация в наноиндустрии нашей страны развивалась по пути формирования «фирменной» науки, когда исследования заказываются и оплачиваются непосредственно предприятиями, заинтересованными в повышении своей конкурентоспособности. Сама жизнь подталкивает нас к экономике знаний и инвестициям в эти знания. СИ
Владимир ЛЕБЕДЕВ
