Сотворение нанорая

В лаборатории физики магнитных пленок Института физики Сибирского отделения Российской академии наук, где трудится старший научный сотрудник Комогорцев, полки заставлены колбами с разноцветными жидкостями, пробирками и некими неопознанными приборами. Начинаем с революционных речей.

— Отец водородной бомбы Эдвард Теллер сказал, что тот, кто первым освоит нанотехнологии, захватит всю техносферу будущего, — говорит Сергей. — И в принципе я с ним согласен. Технологические революции, кардинально изменяющие мир, уже происходили, в 1800 году — стартовала промышленная, в 1969-м — компьютерная. Сегодня идет нанотехнологическая революция.

— Отцом идеологии нанотеха можно назвать нобелевского лауреата Ричарда Феймана — яркую личность мировой науки, еще в прошлом веке прогнозировавшего, что человек когда-то сможет собирать из атомов сложные конструкции. Эрик Дрекслер, автор футурологическо-философской книги о бессмертии и нанопринтере, заронил мечту о крошечных роботах, делающих себе подобных и далее освобождающих человечка от рутины бытия. А ведь сегодня во многом чаяния людей связаны с созданием своеобразного технологического рая.

— Некоторые эксперты считают, что уже в ближайшие десятилетия будет создан нанопринтер, способный “напечатать” из различных атомов все, что заблагорассудится человеку. Но мне этот прогноз не кажется реальным. Причина в том, что, покоряя наномир, ученые и техники натолкнулись на ряд проблем. Подступив к наномасштабу, инженеры обнаружили, что делать наномашины, опираясь на знания, полученные в традиционной технике, не получится. На уровне нано шестеренки деталей просто прилипают друг к другу — и смазать их ничем нельзя. В наномире не действуют привычные инженерам физические законы, там работают квантовые закономерности. Материалы на наномасштабе ведут себя иначе. Например, наночастица золота может оказаться жидкой при комнатной температуре. Для инженера такое поведение материи просто непостижимо, им приходится искать сотрудничество с учеными. В целом, чтобы развить нанотехнологии, необходим синтез наук и технологий. Биологам, физикам, химикам и технарям нужно действовать сообща.

— Безусловно. И на ее создание требуется длительное время, поэтому едва ли мы в ближайшее время будем “печатать” на нанопринтерах. Пока же мы, ученые, знакомимся с различными интересными эффектами нановселенной, и это приводит нас в восторг. Удовлетворяем любопытство, подводим фундамент под новую технологию, в общем, занимаемся фундаментальной наукой.

— Только на первый взгляд. Американский президент в одной из своих речей заметил: “Техника — двигатель экономического прогресса (о котором мечтает любой налогоплательщик), а фундаментальная наука — топливо для этого двигателя”. Точно предсказать, когда будет использоваться фундаментальное научное открытие, невозможно. Но если оно будет потеряно, это скажется через несколько десятков лет технологическим отставанием, а если оставить только прикладную науку — мы вообще впадем в средневековье. Важно понимать, что почти всякая фундаментальная деятельность способна дать неожиданный эффект, который можно коммерциализировать. Так в США разрабатывалась лунная программа. Казалось бы, зачем (кроме того, чтобы утереть нос СССР)? Вот — по Луне просто ходит человек, и на это трудится вся Америка? Между тем в рамках лунной программы в числе прочего был изобретен нейлон, оборот с продажи которого уже превысил средства, отпущенные на эту программу.

Замечу, что разрабатываемые сегодня учеными наноматериалы обнаруживают гигантские, интересные для приложений эффекты — например, сверхпрочность и сверхчувствительность к магнитным и электрическим полям.

— Именно. Работая на уровне нанометров, можно увеличивать прочность материала. В России, например, есть мощная школа по наноструктурированным сталям. Металл структурируют на наноуровне различными методами, например “вгоняя” в сталь много дефектов — в результате он становится прочнее. Производство металлоконструкций из этих сталей относительно недорого, и в Москве они уже внедряются в строительство. Интересно, что, если действовать наоборот и убрать дефекты из материала, получатся идеальные кристаллы. Из практически очищенного от дефектов кристалла можно сделать очень тонкую сверхпрочную нить. А из нитей — сверхпрочную веревку. В одном из обзоров 2000 года журнал “Сайнтифик Американ” назвал идею о веревке из углеродных нанотрубок научной фантастикой. А в 2005 году ученые все-таки сплели такую веревку, и в НАСА теперь планируют сделать с ее помощью космический лифт.

— В лаборатории тонких магнитных пленок мы занимается новыми магнитными наноматериалами. Изучаем новую физику на уровне нано, развиваем теорию. Исследуем наночастицы, нанонити, а также уже известные наноструктурированные материалы, разрабатываем новые составы. Например, сердечники в трансформаторах делают из магнитного материала. При использовании традиционных сталей на высоких частотах теряется много энергии, эти сердечники сильно нагреваются, поэтому нужно найти магнитный сплав с высоким сопротивлением, использование которого уменьшило бы энергозатраты. Оказалось, что наноструктурированные материалы превосходят самый лучший традиционно используемый для таких сердечников материал — марганцевый феррит, и будущее здесь за ними.

— Да. Нам есть чем гордиться. Невозможно перечислить все, приведу только один пример. Наша сотрудница Людмила Кузовникова недавно открыла путь в терра инкогнита материаловедения. Она защитила диссертацию, выяснив, каким образом сплавить традиционно несплавляемые материалы — кобальт и медь. Традиционным способом — через расплав — это получить невозможно, материал расслаивается на отдельные кусочки кобальта и меди. Но есть другой перспективный подход — порошковая металлургия, когда сплав получают, перемолов и смешав вещества, затем их спекают. При этом по сравнению с доменным способом тратится минимум энергии и почти нет ущерба для экологии. Этим методом Людмила соединила кобальт в аморфном состоянии (то есть с огромным количеством дефектов), а медь — в наноструктирированном, и они сплавились! Новая технология получения сплава недорогая и быстрая, сплав получается гораздо быстрее, чем в аналогичных технологиях за рубежом.

— Ощущаем. На мой взгляд, нельзя служить Мамоне и науке одновременно, но нищий исследователь — большая беда для науки. К чему привел многолетний низкобюджетный вариант российской науки? Огромное количество ребят уехало за рубеж, просто потому, что молодым людям хочется содержать семью, и от респектабельной жизни мало кто отказывается. Я, будучи аспирантом, такой возможности не искал. Соглашался работать в науке за “дешево”, потому что понимал — многому учусь: мне повезло с талантливыми и интересными учителями. Когда стал кандидатом наук, поступили предложения поработать за границей. Но я тогда уже получил местный и президентский гранты, и если бы уехал — подставил бы эти проекты. Да и семью оставлять не хотелось.

— С женой повезло (смеется). Она у меня тоже наукой занимается, и отсутствие хорошего заработка соглашалась терпеть. Теперь научное жалованье приподняли, и ситуация стала лучше. Сегодня кандидат наук, работающий на полной ставке в РАН, получает нормальную зарплату выше средней.

Стали лучше и условия труда молодых специалистов. Проводится гораздо больше конкурсов, больше шансов выиграть гранты и получить прибавку к стипендии. Мы очень надеемся, что наша лаборатория будет пополняться молодежью, сохранится преемственность, оптимизм не угаснет, и наши юные товарищи останутся в науке.

— Некоторые отвечают жестко — отстали навсегда. Мне приходилось слышать мнение, что, мол, русские в принципе не способны сделать хорошую технику. С этим я не согласен. Сейчас в техносфере все меняется, возникают новые принципы, а российские гениальные умы порождают новые подходы и идеи не хуже, чем за рубежом. Наша группа отправляет статьи в престижные научные журналы, и они публикуются. Это дает нам вдохновение и ощущение того, что идеи, с которыми мы носимся, на переднем крае современной науки. А достижения наши связаны не с тем, что мы использовали суперновое сверхоборудование (которого у нас почти нет), а с оригинальными, новыми подходами, то есть идеями и людьми, способными их генерировать. Российская наука не оскудела, и в этом наша надежда.