Нанопосуда для нанопищи

Уральские ученые прокладывают путь в будущее

Гудящий прибор, размерами напоминающий вещевой шкаф. Многочисленные трубочки, мигающие лампочки, провода, железки странной формы и стеклянный колпак, венчающий все это великолепие. Его название — дифрактометр.

В России таких два: один находится в МГУ, второй — в Екатеринбурге, в Институте химии твердого тела. В вакуумную камеру помещается вещество, и в среднем через 20—30 минут становятся известны его свойства. Примерно такая работа идет в одной из лабораторий Института химии твердых тел, которая занимается изучением нанотехнологий.

На уровне таких вот приборов и стеклянных пробирок сейчас и происходят процессы, от которых в будущем ожидается чуть ли не переворот мира. Нанооткрытия в буквальном смысле не видны человеческому глазу. Попробуйте визуально представить себе нанометр — минимальную единицу, которой оперируют нанотехнологи. Разделите миллиметр на тысячу, получится микрометр. Далее микрометр снова надо поделить на тысячу. Принцип нанотехнологий — уменьшение минимальной единицы вещества или “зерна”, что приводит к совершенно новым его свойствам и качествам. Любые операции с объектами, основу которых составляют “зерна” меньше микрометра, можно называть нанотехнологиями. В идеале металлы становятся тверже и легче, ткани прочнее, топливо работает дольше. Или из комбинации различных молекул появляются совершенно новые конструкции.

— Утверждение, что нанотехнологии изменят мир, — большое художественное преувеличение, — заявляет руководитель Института химии твердых тел Виктор Кожевников. — Имеется в виду, что в будущем многие известные нам вещи качественно изменятся в лучшую сторону. Нанотехнологии должны служить в первую очередь обществу. В нашем институте много внимания уделяется синтезу качественно новых материалов, в частности средств, влияющих на здоровье человека. Но эти проекты находятся в стадии разработки. Например, одно направление — искусственные костные имплантанты. Кость — это гидроксоапатит. С помощью нанотехнологий можно создать искусственный гидроксоапатит, то есть возможно появление искусственных костных имплантатов и вживление их в организм человека. На основе гидроксоапатита, кстати, получатся замечательные противоожоговые мази. Другое направление поможет людям, страдающим заболеваниями щитовидной железы. Существующие йодсодержащие препараты практически все ядовиты: одно лечат, другое калечат. У нас разрабатывается совершенно безвредный материал, способный заменить йодсодержащие препараты. Или знаменитый аппарат Илизарова для сращивания костей. Подобные операции стоят сто тысяч рублей, потому что материалы для аппарата, различные винты и шурупы делаются из дорогого титана. Возможно, опять же с помощью нанотехнологий, напылять на обыкновенную сталь специальное покрытие. Цена операции уменьшится в несколько раз.

Все эти чудесные вещи: искусственные кости, безвредные лекарства, низкие цены на операции — теоретически возможны. Но с воплощением их в жизнь появляется ряд проблем. В первую очередь, конечно, деньги. Ученым не хватает средств на исследования, которые нужно вести не только в пробирках и на бумаге. Необходимо специальное оборудование, например, электронные микроскопы. Да и имеющееся оборудование устарело. Вышеупомянутому дифрактометру около двадцати лет.

Есть надежда, что деньги будут выделены в рамках Федеральной программы нанотехнологий, о которой Владимир Путин говорил во время посещения Курчатовского института. В прошлом году государственный бюджет затратил на разработку нанотехнологий 2,8 миллиарда рублей, в этом запланировано пять. Вопрос в том, какую часть этих денег получат уральские ученые и получат ли.

Хотя, как сообщил заместитель председателя Уральского отделения Российской Академии наук Валерий Чарушин, на Урале ситуация с развитием нанотехнологий более благоприятная, чем в других регионах. Здесь в целом ряде институтов УрО РАН работы в этой области ведутся уже не одно десятилетие. И в Институте физики металлов, и в Институте электрофизики существуют установки, которые можно отнести к установкам полупромышленного типа. На таких “мини-конвейерах” получают нанопорошки и изделия из них.

В Институте электрофизики идет изготовление керамических материалов с применением нанотехнологий. Полученные в результате изделия имеют по многим параметрам превосходства в несколько раз перед обычными керамиками.

На Урале идут работы и по молекулярному конструированию, то есть созданию из молекул и атомов качественно новых веществ. В Институте физики металлов в течение многих лет работают над созданием новых магнитных материалов, обладающих гигантским магнитным сопротивлением.

— Они будут иметь широкое применение в автоматике, — сказал Валерий Чарушин. — НПО автоматики уже заинтересовалось этой разработкой, теперь там работают с Институтом физики металлов совместно.

Или еще один пример молекулярного конструирования. Институт органического синтеза совместно с Международным топографическим центром Сибирского отделения РАН ведет работы по созданию молекулярных магнетиков. Легко представить себе металлические изделия, обладающие магнитными свойствами. Но органические вещества, которые будут реагировать на магнит, представить сложно. Тем не менее такие вещества реальны. Это и есть молекулярные магнетики. Они имеют чрезвычайно широкие перспективы в различных сферах, например в системе записи информации.

Ситуация на Урале с нанобудущим обнадеживает. Институты Академии наук непрерывно ведут исследования и пытаются найти дополнительные деньги на них. Недавно в резиденции свердловского губернатора состоялось совещание по теме развития нанотехнологий и их практическом применении в промышленном комплексе Свердловской области. Так что вполне возможно, что уже лет через двадцать наша жизнь существенно изменится. В лучшую, естественно, сторону. Будем мы ходить в суперпрочной наноодежде, есть из суперстойкой нанопосуды суперпитательную нанопищу. И с улыбкой вспоминать те глухие времена, когда не знали даже, что это такое — нанотехнологии.