автор лого - Климентий Левков Дом ученых и специалистов Реховота
(основан в июле 1991 года)
 
 
В Доме ученых и специалистов:
----------------
 
 
Архив
 
Дом ученых и специалистов Реховота

Колонка полупостороннего

 

От нано-науки к нано-будущему

 

 

Олег Фиговский, академик
Европейской академии наук,
академик РААСН, академик РИА

 

Как сегодня модно говорить о нано-науке, так мало кто задумывается, а что ждёт Россию, если она не сможет перейти на очередной технологический уклад?

Хотя сегодня одна из основных причин мирового экономического кризиса состоит в том, что отрасли пятого технологического уклада, связанные с развитием компьютерных технологий, малотоннажной химии, телекоммуникаций уже не дают прежней отдачи и не требуют инвестирования огромных финансовых средств, имеющихся сегодня в мире. В тоже время отрасли шестого технологического уклада (нанотехнологии, биотехнологии, новая медицина, энергетика и природопользование) ещё не созрели для массированных инвестиций.

Поэтому, именно сегодня России необходимо совершить технологический и инновационный прорыв; если этого не будет, то возможно, что и России не будет.

Располагая 30% всех природных богатств мира, Россия производит немногим больше 1% мирового валового продукта. При таком положении дел и в условиях беспощадной схватки за ресурсы, которой грозит обернуться XXI век, шансов на длительное благополучное существование у нашей страны нет.

Ставка на нанотехнологии, а многих успокаивает факт создания "Роснано", не решает многих проблем, т.к. нанотехнологии выступают как приправа к основному блюду – к таким отраслям, как биотехнологии, устройства хранения данных, полупроводники. Новые полимерные и неорганические материалы. Но этих отраслей сегодня в России практически нет. Мировой же опыт показывает, что бессистемные инновации обыно не приводят к значительным результатам в реальные сроки.

О подготовке инновационных инженерных кадров, которым предстоит воплотить в жизнь возможности шестого технологического уклада, мы уже писали в этом журнале в августе сего года. Так, если к 2015 году рынок нанотехнологической продукции должен превысить 1 триллион долларов (большая часть приходится на США), то, по американским оценкам, потребуется подготовка около 800 тысяч соответствующих специалистов. В России начали готовить специалистов достаточно высокого уровня, правда, в основном по нано-науке; например, МГУ им. Ломоносова готовит по 25 человек в год. А ведь нужны специалисты инженерного профиля и достаточно высокого уровня. Не надо забывать и о подготовке "нано"-инженеров для оборонных отраслей. Их надо прежде всего научить инновационному инженерному мышлению, так, например, как создать такие условия, чтобы процессы самоорганизации, самоформирования, самосборки проходили в желаемом направлении (здесь имеется пример с тутовым шелкопрядом, который "производит" высокопрочную шелковую нить методом безошибочной "компьютерной" наносборки нитей из отдельных наноблоков). Но если в природе компьютерная химия реальна и много веков работает, то работами в науке этого направления мало кто занимается в России.

В то же время массированная кампания по дискредитации РАН увенчалась ожидаемым успехом: в текущем году существенно сокращено финансирование Академии наук, урезаны научные фонды РФФИ и РГНФ, обеспечивающие конкурсную поддержку исследовательских групп. Сокращена на треть даже образцовая конкурсная программа академика Георгия Георгиева «Молекулярная и клеточная биология», что уже привело к очередному всплеску «утечки умов» среди молодых биологов. Ученые возмущены, но что 500, что 2000 достойных подписей под письмами протеста не вызывают никакой реакции властей. Если, конечно, не считать таковой фирменную шутку премьер-министра про Гришу Перельмана, которому деньги вообще не нужны, а научные результаты он выдает ого-го какие. Строго говоря, с точки зрения чиновников научный бюджет не уменьшился, он просто перераспределяется в пользу новых реалий – иннограда Сколково (вот уж образец концептуальности, прозрачности и конкурсности!), исследовательских университетов, новых федеральных научных центров, патриотического актива российской научной диаспоры. То есть происходит реформа российской науки, как представляется одним наблюдателям, или ее подмена бессмысленной имитационной деятельностью – как видится многим другим. Самое принципиальное предложение по модернизации науки упорно вносит лидер реформаторов, ректор негосударственной Российской экономической школы Сергей Маратович Гуриев. В своих статьях и выступлениях он без конца задает один и тот же вопрос: «Сегодняшняя РАН неконкурентоспособна: ее финансирование в расчете на сотрудника в разы меньше конкурентов в других странах. При этом увеличение финансирования в разы не предвидится. Как же выходить из этой ситуации?» И сам на него отвечает: «Может быть, стоит подумать о том, как с такими вызовами справляются в бизнесе? Ведь в прошлом году почти все российские компании попали в такую же ситуацию, как и РАН. Что они стали делать? Некоторые из них обанкротились, некоторые выклянчили деньги у государства или госбанков, остальные пошли на сокращение издержек или реструктуризацию (оставив ключевые активы и распродав все остальное). … стало понятно, что на масштабные сокращения или реструктуризацию РАН не пойдет – Академия даже и не думает о том, кого именно сокращать и по какому принципу».

Как пишет Ирина Самахова "научные деньги распределяют все те же «придворные» эксперты и, видимо, куда более компетентные, чем наши академики, заграничные специалисты. Вот, скажем, представитель российской научной эмиграции Максим Франк-Каменецкий недавно заявил на страницах "Полит.ру": «…речь идет не о возрождении, а о создании вновь российской науки, так как, в силу ряда хорошо известных причин, сильная и современная биомедицина так никогда и не возникла ни в СССР, ни тем более в России». Что на это могут возразить российские академики, которые пытаются заниматься биомедицинскими исследованиями в России? (Игорь Федорович Жимулев, имеющий, кстати говоря, заоблачный индекс цитирования, на днях возглавил новый Институт клеточной и молекулярной биологии СО РАН). Не знаю, собирается ли Франк-Каменецкий участвовать в российской программе мега-грантов для выдающихся ученых, но если приедет в Россию, то должен понимать, что предлагаемые ему крупные средства фактически отобраны у его «несуществующих» российских коллег".

Действительно крупные ученые из диаспоры работать в Россию не поедут. Один из них, просивший не называть свою фамилию, доходчиво объяснил мне, почему: «На родину тянет, устал от чужого языка и обычаев. Но я настоящий изменник с точки зрения ваших спецслужб: сумел реализовать на Западе одну из критических технологий, разработанную мной и моими учениками еще в СССР. Вины за собой не признаю, но по российским законам она гораздо более весомая, чем у бедняги Данилова, который отсиживает 15 лет за мнимую измену Родине. Между прочим, этот человек создал для России важнейшую технологию по защите спутников на геостационарной орбите, но чекистам плевать на научные заслуги. Вы уж там разберитесь, кто для России враг, а кто друг – потом и зовите на родину уехавших ученых».

Проблема ещё в том, что уважаемая Ирина Самахова, опираясь на опыт СО АН России, говорит об академической, фундаментальной науке; а ведь реальные достижения создаются специалистами инженерных, "прикладных" наук.

Надежды на инновационный прорыв российской науки, скорее всего, бессмысленны — уж слишком значительный научный потенциал мы растеряли и в «лихие девяностые», и в «глухие нулевые». Свидетельством тому не только снижение численности ученых, но и уменьшение количества научно-исследовательских и опытно-конструкторских организаций, а также деградация российской науки в целом. С такой интеллектуальной базой инновационной каши не сваришь. В сопоставлении с 1991-м, последним годом существования советской науки, картина вырисовывается поистине катастрофическая: с 1991 г. численность работников научных организаций снизилась в 2,2 раза! Одни уехали за границу, другие забросили некогда любимый интеллектуальный труд, третьи вышли на пенсию, так и не воспитав себе смену. Констатируем: в ближайшие годы дефицит научных кадров будет усиливаться, поскольку никаких предпосылок для его сокращения нет.

Да и квалификация научных кадров России невелика. В России по итогам 2007 г. отношение числа статей в научных журналах к числу исследователей в публичном секторе составило всего 0,18, тогда как в Бразилии – 0,21, в Китае – 0,44, в Индии – 0,45. В лидерах здесь США, Израиль и Канада (соответственно, 1,14; 1,13 и 1,11), но куда нам до них, нам бы своих собратьев по БРИК догнать. Добавим, что качество публикаций также ниже среднего – даже специалисты РАН публикуются в журналах более низкого уровня, чем, например, их коллеги из Польской или Китайской академий наук.

И как результат, доля российских компаний, заглядывающих в технологическое будущее, не превышает 10%. По итогам 2009 г. доля высокотехнологичной продукции в совокупном экспорте не превысила 2,0% (причем собственно научные исследования и разработки – всего 0,4%), тогда как в Израиле данный показатель составляет около 36%, в США – стабильно порядка 28%, во Франции – 20%, в Китае – 17%, в Германии – 16%.

Здесь уместно на примере Израиля рассмотреть пути реалистичного и успешного перехода на инновационные рельсы, ибо страна (при населении 7,5 млн.) сделала невероятный рывок в своём развитии и заняла достойное место в ряду высокоразвитых стран мира:

    * 2-е место в мире (после США) по количеству технологических компаний,
    * 3-е место (после США и Канады) по количеству компаний NASDAQ (специализирующихся на hi-tech),
    * «Израильская Силиконовая долина» находится на втором месте в мире, уступая только самой Силиконовой долине США,
    * 4-е место в мире по объёму экспорта вооружения,
    * по темпам экономического роста Израиль входит в первую пятерку самых быстрорастущих стран мира,
    * по объему ВВП среди трех десятков государств Ближнего, Среднего Востока и Центральной Азии занимает почётное 3-е место (после Саудовской Аравии и Турции – стран значительно более крупных и богатых природными ресурсами).

Превращению Израиля в синоним hi-tech конца XX века способствовала целенаправленная государственная политика:

    - создано 24 «технологических инкубатора» (наукограда);
    - в крошечном Израиле функционируют около 3 тысяч компаний технологического сектора;
    - по количеству венчурного капитала (долгосрочного) в относительных цифрах Израиль превосходит Европу в 33 раза, в абсолютных цифрах он примерно равен капиталу Франции и Германии вместе взятых. По количеству компаний start-up (недавно созданная небольшая компания, строящая свой бизнес на основе инновации);
    - первое место в мире на душу населения. Накануне 2001 года, каждые 36 часов, в Израиле появлялась новая start-ups компания;
    - самое большое в мире количество компьютеров на душу населения. Более 3 миллионов пользователей Интернет, 50% из них - высокоскоростного;
    - занимает 2-е место в мире (после США), по числу людей с высшим образованием (20% населения) и 1-е место в мире, по числу инженеров (от общего количества жителей);
    - Израиль является вторым в мире по выпуску и продаже новой литературы, там до сих пор читают книги;
    - на 10 тыс. работающих приходится 135 ученых и инженеров (в США – 70, в Германии - 48).

Как результат, сегодня у Израиля:

    - 1-е место в мире по количеству научных работ, опубликованных в мировых изданиях, - 1549 статей на миллион жителей страны. Для сравнения: в США - 900 научных статей, во всех странах ЕС – 729;
    - самое большое количество патентов на душу населения;
    - IBM, Motorola, Microsoft и Intel открыли в Израиле свои исследовательские центры.

Можно сказать, что все лучшие продукты Intel были разработаны и произведены в Израиле. Компания Intel стала крупнейшим израильским экспортером. Вклад Intel в израильскую экономику за последнее десятилетие оценивается суммой в $4,6 млрд. Подобный качественный скачок в сфере hi-tech, позволил Израилю войти в число 12 государств - научной суперэлиты мира. Местная индустрия высоких технологий уже сейчас занимает 51% израильского экспорта, судите сами, 15 лет назад было 36%.

Основными источниками инвестиций в экономику Израиля стали транснациональные компании. Так, только в Израиле Microsoft и Cisco (мировой лидер в области сетевых технологий) имеют свои единственные R&D (исследования и разработки) вне США. В 90-е годы по числу зарубежных компаний, мобилизовавших капитал в США, Израиль вышел на второе место, уступив лишь Канаде. Израиль как магнит притягивал зарубежных инвесторов - Google, Samsung, Motorola, Microsoft и Intel и т.д. Если в 1992 году иностранные инвестиции составляли $500 млн., то в 1997 году – уже $3,8 млрд. Кроме того, Израиль это единственная страна в мире, имеющая соглашения о свободной торговле одновременно с США и ЕС (а ещё с Канадой, Турцией, Чехией, Польшей, Иорданией и т.д.).

Несмотря на устойчивость израильской экономики, последствия мирового кризиса нашли своё отражение и в Израиле. Ведь основные экономические связи Израиля приходятся на ЕС и США, серьёзно охваченных кризисом.

И всё же, Израиль, на удивление быстро оправился от кризиса. Сами израильтяне считают, что главный урок кризиса состоит в том, что всем надо жить по средствам. Тот, кто нарушает это золотое правило, рано или поздно дорого платит. Израильтяне, в отличие от американцев, по крайней мере, старались жить по средствам. В Израиле сумма кредита составляет лишь 50% от доходов заёмщика, тогда как в США - 150%. В стране не было такого массового потребительского помешательства, как в США. В очередной раз получила подтверждение разумность экономии средств и продуманность инвестиций (правда, некоторые аналитик считают, что экономике страны позволяют держаться на плаву солидные военные заказы). Как считает глава израильского Центробанка Стенли Фишер, «консервативная и тщательно контролируемая банковская система Израиля, которая отказывалась спекулировать активами, связанными с кредитом на жильё, отчасти защитила страну от всемирного финансового кризиса».

И эти успехи Израильской экономики не в малой степени обусловлены огромнейшим финансированием науки. Расходы Израиля на науку составляют 4,5% от валового национального продукта (в Финляндии - 3,4%, в Южной Корее - 3,2%, в Германии – 2,5%, в СЩА – 2%, во Франции – 2%, в Китае – 1,4%, в России – 1%). На 10.000 работающих число учёных и инженеров в Израиле составляет 140 человек (в США – 83, Японии – 80, Германии – 60).

При этом интересный вывод сделал китайский учёный Лю Даоюй. Лю привёл пример двух стран, которые больше всего уделяют внимания домашнему воспитанию – Израиль и Китай. В Израиле детей учат самостоятельно учиться, как жить, без опёки родителей, а в Китае существует две крайности, либо родители чересчур балуют и опекают своих детей, либо слишком суровы к ним. В результате, среди обладателей Нобелевской премии есть около 10 израильтян и нет ни одного китайца, отмечает учёный. Он также указал на то, что даже само стремительное развитие китайской экономики, о котором говорят во всём мире, опирается, в основном, на грубый физический труд, с помощью которого производится большое количество товаров, отправляемых на экспорт. Технических открытий в Китае практически нет. Китайцы известны во всём мире своей способностью копировать чужое и красть технологии у других стран. Всё это непосредственно связано с серьёзными проблемами в системе образования, а ещё больше, с политическим строем в стране.

Весьма примечателен вывод профессора Дэниэла Изенберга, который подвергает сомнению эффективность ускоренной модернизации России и, в частности, сколковского проекта. Он рекомендует широко использовать русскую диаспору: "Сформируйте группу лучших специалистов, живущих в США, Европе и Израиле. Они будут заинтригованы, а то и откровенно горды, что вы с ними консультируетесь. Вспомните страницу тайваньской истории, когда только что избранный премьер Сан создал «прозападных китайцев» – консультационную группу по науке и технологиям (STAG). STAG оказала колоссальное влияние, и была одной из первопричин притока мозгов: 40 тыс. инициативных руководителей и специалистов в области высоких технологий, подготовленных в США, хлынули в 1990-е в Тайвань. В течение трех десятилетий, хваленая Главная Научная программа Израиля решительно избегает продвижения каких-либо приоритетных секторов. Отраслевой агностицизм несет мощный посыл – он стимулирует предпринимателей определять и претворять в жизнь то, что они считают перспективным. Это как раз о той самой «тысяче цветов», о разнообразии и поиске своих путей. Помните, что предпринимательство по сути инакомыслие: вы должны выпустить гончих и дать им разнюхать новые маршруты".

Аналогичное мнение высказывает и проректор Букингемского университета Теренс Кили, он считает, что инвестирование российским правительством более 110 миллиардов рублей в сколковский проект это очень, очень плохие инвестиции. Кремниевая долина – типичный продукт рыночных механизмов. Она была создана молодыми предпринимателями – сегодня это уже клише, – работавшими в гаражах, у себя дома или в небольших компаниях, спонсировавшихся венчурными капиталистами. Конечно, сама долина разрослась вокруг таких университетов, как Стэнфорд или Беркли силами исследователей, имевших к ним прямое отношение. И можно было бы утверждать, что правительство, поддерживая исследования в университетах (а Беркли – полностью государственный университет), способствовало созданию Кремниевой долины. Но сама долина была в действительности продуктом рынка. В США сегодня около 7% вложений промышленных компаний идет на фундаментальную науку, притом, что речь идет о компаниях, ориентированных на прибыль. Большим компаниям ученые необходимы для того, чтобы читать научные журналы, участвовать в конференциях и импортировать идеи других ученых.

Никто не делает это лучше самих ученых. Но если не давать им заниматься фундаментальной наукой, они быстро теряют эти навыки. Так что в любом случае опыт показывает, что в условиях свободного рынка компании или филантропы делают огромные вложения в чистую науку. Классический пример последних это, конечно, Билл Гейтс, чей фонд сегодня тратит миллиарды долларов на исследования, в том числе связанные с так называемыми orphan diseases, т.е. с заболеваниями, на лекарства от которых отсутствует экономический спрос. Но то же самое можно сказать об английском Wellcome Trust или французском Institut Pasteur – все это частные фонды, которые делают для чистой науки больше, чем некоторые обеспеченные государства.

Российский "олигархический бизнес" этого, увы, не делает практически. Далее Теренс Кили отмечает, что российские миллиардеры тратят свои деньги очень, очень плохо; и проблема в данном случае состоит именно в том, что они не создали свое состояние, а украли его, воспользовавшись некомпетентностью ельцинского режима, позволившего небольшой группе людей, манипулируя недоразвитым рынком, буквально завладеть огромной частью России.

Такие мнения характерны для большинства экспертов западных стран и мне не хочется более на этом зацикливаться.

Давайте поговорим о реальных научных и технологических достижениях, которые будут в недалёком будущем влиять на нашу жизнь.

Мир стал ближе к созданию шапки-невидимки. Исследователи американского университета в штате Индиана (Purdue University) преодолели самую главную помеху в использовании новых метаматериалов – композитных материалов, свойства которых обусловлены не столько индивидуальными физическими свойствами их компонентов, сколько микроструктурой, для новых достижений в области оптических технологий, включая сверхмощные компьютеры и микроскопы, а также, возможно, для шапки-невидимки. Разработанный исследователями материал представляет собой перфорированную пленку-сетку, состоящую из повторяющихся слоев серебра и оксида алюминия. Небольшое количество оксида алюминия, располагавшегося между слоями серебра, было вытравлено и замещено «активной средой», усиливавшей свет. В отличие от материалов природного происхождения, метаматериалы могут отличаться показателем преломления, меньшим единицы или даже отрицательным. Преломление происходит тогда, когда электромагнитные волны (включая свет в видимой области) меняют направление распространения при переходе из одного компонента композитного материала в другой. Возможность создания материалов с отрицательным показателем преломления или показателем преломления, лежащим в пределах от нуля до единицы позволяет ожидать прорыва в принципиально новой области физики – трансформационная оптика (transformation optics). Такая оптика, например, дает возможность создания «плоской гиперлинзы», которая увеличит возможности оптических микроскопов в 10 раз, придав им способность наблюдать такие объекты, как ДНК; новых типов «концентраторов света» для более эффективного сбора энергии солнечных лучей, и, даже плащ невидимости.

Отметим, что один из руководителей этого исследования, проф. Владимир Шалаев до 1990 года был доцентом Красноярского университета.

Международная команда ученых из Германии (Институт Макса Планка Квантовой Оптики) и США (Университет Калифорнии в Беркли) использовала ультракороткие вспышки лазерного света, чтобы впервые непосредственно наблюдать движение внешних электронов атома. С простой системой атомов криптона, мы демонстрировали, впервые, что мы можем изучать динамику электронов при переходе с одного энергетического уровня на другой с аттосекундным импульсом", – говорит Стивен Леон, профессор химии и физики Университет Калифорнии в Беркли. "Это позволило увидеть детали типа движения электрона – когерентную суперпозицию – которая управляет свойствами многих квантовых систем, метод, развитый нами для того, чтобы исследовать когерентную динамику, прежде никогда не был доступен исследователям. Это является действительно общим и может быть применено к аттосекундным электронным проблемам динамики в физике и химии жидкостей, тел, биологических систем, всего".

Американская фирма Nanocomp производит сверхпрочный материал из нанотрубок, который выглядит как копировальная бумага, но имеет массу интересных свойств. Так, если соединить примерно 100 его слоев, то получится пуленепробиваемая ткань, способная защитить от 9-миллиметрового калибра. Эта характеристика вполне может заинтересовать представителей армии. Еще одно свойство нового материала – его высокая проводимость, причем он отлично проводит не только электричество, но и тепло. Если его разделить на полосы, получатся ленты, способные заменить электрический кабель, и при этом очень легкие по весу. Такие проводники станут прекрасной альтернативой меди, причем в самом ближайшем будущем. Кроме всего прочего данный материал еще и биологически безопасен.

Израильские учёные разработали датчик на основе наночастиц золота для диагностики различных форм рака по выдыхаемому воздуху, сообщает PhysOrg. Предварительные результаты испытаний прибора, разработанного в Институте технологий Technion-Israel в Хайфе, показали, что датчик распознал наличие и локализацию опухолей независимо от пола, возраста и образа жизни добровольцев. "Электронный нос" с наночастицами золота способен распознавать летучие органические соединения, выделяемые поверхностью раковых клеток при концентрациях в несколько частей на миллиард частей воздуха.

Графен – необычная аллотропная модификация углерода, состоящая всего из одного слоя атомов, уже не раз обнаруживала все новые и новые неожиданные свойства. Ученые из Университета Беркли в Калифорнии Кромми, Гинеа и Кастро-Нето сообщают о создании псевдомагнитных полей, намного больших по силе, чем любые магнитные поля, когда-либо получаемые в лабораторных условиях – и все это лишь приложением механического напряжения к листу графена. «Мы экспериментально показали, что тогда, когда графен растягивается с образованием нанопузырей на платиновой подложке, электроны в нем ведут себя так, как если бы они были подвержены действию магнитного поля индукцией свыше 300 тесла – хотя никакое магнитное поле к ним не прикладывалось», – пишет Кромми. «Это совершенно новое физическое явление, не имеющее аналогов». Текущий рекорд для полученного в лаборатории традиционным путем постоянного магнитного поля – 85 тесла, выше магниты просто разрушаются сами собой.

Открытие такого эффекта позволяет создать ряд новых технологий, используемых в медицине, электротехнике и транспорте.

Новая технология получения воды предложена Марком Параном (Marc Parent), который совместил ветряной двигатель с охлаждающей системой, производящей воду из влаги воздуха.

Новый V-образный транзистор, полученный при изгибе под острым углом нанопроволоки, станет инструментом для непосредственных исследований внутри клетки. Новое устройство меньше многих вирусов – его размер составляет лишь сотую часть размера сенсоров, используемых сейчас для проведения клеточных измерений. Такие сенсоры часто имеют те же размеры, что и сами клетки. Свойственная новым устройствам гибкость заметно отличает их от громоздких зондов, которые при введении повреждают клетки, снижая точность и достоверность полученных данных. «Использование наноразмерных полевых транзисторов (nanoFIT), представляет собой первый принципиально новый подход к внутриклеточным исследованиям, предложенный за последние десятилетия, так же как и первое внутриклеточное измерение с помощью полупроводникового устройства», – говорит ведущий автор разработки профессор химии Гарварда Чарльз Либер (Charles M. Lieber),. «NanoFIT – первые новые электрические измерительные инструменты для изучения внутренней среды клетки с 60-х годов прошлого века, со времени которых электроника сделала значительный шаг вперед». Наноразмерные полевые транзисторы можно использовать для измерения потока ионов или электрических сигналов в клетках, в частности, в нейронах. Принципиально возможно также оснастить устройства рецепторами или лигандами для определения присутствия внутри клетки отдельных биохимических молекул. Клетки человека значительно отличаются друг от друга по размерам. Если нейроны имеют размер всего 10 микрон (миллионная часть метра), то клетки сердечной мышцы – до 50 микрон. В то время как диаметр используемых сегодня датчиков составляет 5 микрон, наноразмерные полевые транзисторы меньше на несколько порядков: их общий размер меньше 50 нанометров (миллиардных частей метра), а диаметр самого нанопроволочного датчика всего 15 нанометров.

Группа учёных из Пенсильванского государственного университета (США) под руководством профессора Акхлеша Лакхтакии сначала (совместно с итальянскими коллегами из университетов Салерно и Базиликаты) пришла к выводу о том, что солнечные батареи с призматическими линзами, форма и структура поверхности которых копируют форму и структуру поверхности глаза каллифорид (мух-падальщиц), куда лучше собирают прямой и рассеянный свет. Глаза мух – полушария, состоящие из макроструктур-шестигранников, на которых, в свою очередь, расположены наноструктуры. Исследователи перешли к практическому применению теории. Чтобы изготовить отливку для поверхности, им не пришлось применять выведенный на первом этапе фрактальный алгоритм, описывающий поверхность глаза. У мух-падальщиц было изъято 9 роговиц, которые были помещены на стеклянную подложку, покрыты полимерным слоем и залиты никелем в вакууме. В результате получилась матрица для отливки. Учёные не собираются останавливаться на достигнутом. В их ближайших планах — матрица на основе 30 мушиных роговиц, в перспективных – исследование микроструктуры крыльев бабочек для выяснения возможности изготовления цветных поверхностей без красителей.

Память электронных устройств хранения данных может быть существенно увеличена, если выполнять последние на органической основе и применять не бинарную, а троичную форму записи информации. Работающий прототип такого устройства уже создан в Китае. Двоичная система записывает информацию в виде последовательности нулей и единиц, а троичная система фиксирует данные в виде нуля, единицы и двойки, которые в микросхеме являются электрическими состояниями. Такая система позволяет хранить намного больше информации в единице объема и в настоящее время прототипы троичной записи уже существуют на экспериментальном уровне. Новая система, разработанная учеными Хонгвеем Гу (Hongwei Gu) и Джамнеем Лю (Jianmei Lu) из университета Сучоу (Soochow University) и Сужоу ( Suzhou) Восточного Китая, представляет собой своего рода бутерброд из органического азосоединения между электродами из алюминия и оксида индия. Каждый электрод служит устройством хранения информации, работая по тому же принципу, что и магнитные головки на жестком диске. При подаче напряжения интенсивность потока электронов в азосоединении изменяется, приводя к низкой, средней или высокой электропроводности. Это, в свою очередь, соответствует состояниям ноль, единица и двойка.

Специалисты компании FC Nudling Betonelemente (Германия) разработали тротуарное покрытие под названием «Air Clean», которое может очищать воздух благодаря особому веществу – нанодисперсному диоксиду титана, преобразующему вредные вещества, такие, как оксиды азота, в нитраты. Диоксид титана использует солнечный свет для ускорения естественной химической реакции, скорость которой меняется при воздействии света. Доказательство эффективности метода было предоставлено экспертами Института молекулярной биологии и прикладной экологии Фраунгофера. Эксперименты, проведенные в итальянских городах, уже показали, что фотокаталитический тротуар улучшает качество воздуха. Различные испытания доказали, что новое покрытие для дорог способствует 20-30-процентной деградации оксида азота и 70-процентной – для монооксида азота и двуокиси азота. Более того, созданная плитка очень устойчива к повреждениям и соответственно долговечна, а нитрат, который создаётся в процессе преобразования веществ в воздухе, не представляет никакой опасности для окружающей среды, говорят авторы изобретения.

Крошечный конденсатор с набором выдающихся свойств удалось построить группе учёных из университета Дрексела (Drexel University, США) и научно-исследовательской организации CNRS (Франция), используя элементы нанотехнологии. На единицу своего объёма новичок обладает мощностью, сравнимой с электролитическими конденсаторами, запасом энергии на порядок большим, а электрической ёмкостью – большей на четыре порядка. А ещё при разряде напряжение на электродах устройства способно падать со скоростью 200 вольт в секунду, что в тысячу раз быстрее, чем у обычных суперконденсаторов. В новом элементе электроды изготовлены путём осаждения на подложку из диоксида кремния мириад нанолуковиц. Слово «лук» используют сами авторы работы, поскольку эти частицы диаметром 6–7 нанометров состоят из множества концентрических сфер, вложенных одна в другую. Сферы, в свою очередь, составлены из атомов углерода. «Луковицы» образуют слой толщиной в несколько микрометров. Это обеспечивает высокое отношение площади поверхности обкладок к их объёму. Кроме того, здесь удалось обойтись без применения органических связующих и полимерных сепараторов, что дополнительно облегчило перемещение ионов в процессе заряда и разряда. Новая технология может быть использована для создания мощных и ёмких накопителей энергии, которые пригодятся и карманной электронике и гибридным автомобилям.

Компания SanDisk выпустила ультракомпактный интегрированный твердотельный накопитель – iSSD. SanDisk iSSD существует в вариантах на 4, 8, 16, 32 и 64 гигабайта. Главное преимущество устройства перед аналогами – малые размеры: 16 х 20 х 1,85 миллиметра (для всех версий). Вес чипа варьируется от 0,83 грамма (4 гигабайта) до 1,3 г (64 ГБ). Также SanDisk обещает низкое энергопотребление и большой срок службы. Число циклов чтения тут объявлено неограниченным, а записать на самый ёмкий вариант iSSD можно будет в сумме до 40 терабайт. Среди других особенностей новой памяти – поддержка технологий самодиагностики SMART и удаления ненужных данных TRIM.

Вышеприведенные примеры развития новых технологий, а их число множится в геометрической прогрессии, подтверждает ранее сделанный вывод, что мы близки к началу коммерческой реализации шестого технологического уклада. Поэтому многие, кто работает в технологическом бизнесе и в сфере венчурного капитала уверены в завтрашнем дне как никогда.

Джефф Бассгэнг (Flybridge Capital Partners) считает, что мы входим в золотой век технологии и инновации, несмотря на кратковременную непогоду в области экономики: "Массачусетс и инновационная экономика находятся в выгодном положении для того, чтобы воспользоваться грядущими возможностями. Я бы сказал, что это относится в равной степени к Нью-Йорк-Сити и Кремниевой долине, и к другим центрам инновации".

Иная ситуация в Сколково. Проф. Аркадий Бондаревский, в частности, пишет: "А станет ли инкубатором идей Сколково? Ну, пригласят туда пару, тройку, или, допустим, даже, четверых Нобелевских лауреатов. Если денег хватит, конечно. Второй Нобелевской премии им уже не положено, да и не нужна она им, потому что, как это у М. Зощенко, прогресс делают люди голодные, злые и неудовлетворённые. А этим ничего не надо – у них всё есть, да и в годах они, и если поедут в Сколково, то лишь отдыхать за деньги наши. И действующим академикам российским по тем же причинам тоже ничего не надо. Набирать следует молодых, талантливых, дерзких и ищущих. А как вызнать именно таких? Ведь истинные или уехали или, как Перельман, сидят по углам где-то. Рваться же первыми в Сколково, разумеется, станут не самые талантливые, а самые пробивные. А ещё – блатные, жёны, дети и внуки всякие. Вот и придётся, если, конечно, всерьёз всё это задумано, забрасывать сеть с мелкими ячейками. Придётся брать многих, чтобы в куче этой попалось и "зерно алмазное".

Приходится с этим согласиться и только надеяться, что ещё остались в России неравнодушные и талантливые люди. К счастью, я встречал немало таких в основном в российской провинции.

 

 

К вопросу подготовки инновационных инженеров

сентябрь, 2010 г.   

Copyright © Олег Фиговский   

 

Обсудить на форуме

 



Страница 1 из 1
  ГлавнаяДневник мероприятийПлан на текущий месяц     copyright © rehes.org
Перепечатка информации возможна только при наличии согласия администратора и активной ссылки на источник! Редакция не несет ответственности за отзывы, оставленные посетителями под материалами, публикуемыми на сайте.
Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.