Цунами 2010-х годов

Главная надежда нанотехнологий связана с тем, что удастся двигаться не «сверху вниз», а «снизу вверх». То есть не строить машины, которые будут строить еще меньшие машины, а те – еще меньшие и так далее, а выращивать наноструктуры, наноматериалы, нанообъекты из атомов. Главная мечта нанотехнологов – нанотехнологически собирать готовые изделия: хоть ракетные двигатели, хоть готовые ботинки. Но для всего этого требуются три ключа:

1. Нужно организовать процессы так, чтобы наноструктуры собирались сами, образуя то, чего бы нам хотелось. Другими словами, это процессы самоорганизации, самоформирования и самосборки.

2. Решение многих проблем нанотехнологий требует совместной деятельности физиков, химиков, математиков, биологов – общего языка, понятий и моделей – междисциплинарного подхода. Кроме того, именно широкий междисциплинарный взгляд дает понимание того, чего в принципе возможно и хотелось бы достичь и – главное – чего хотелось бы избежать. Здесь первостепенное значение приобретает проектирование будущего, в котором технологические, экономические, политические, военные и социальные проблемы оказываются значительно более взаимосвязаны, чем ныне. Это обусловлено совершенно новыми технологическими возможностями.

3. В самом деле, чтобы нанотехнологии не остались научной фантастикой, они должны найти свое место в экономике, включиться в существующие экономические циклы или создать новые. Это требует активного мониторинга и сопровождения на всех этапах – от лаборатории до рынка. Это качественно новый уровень управления, позволяющий решать организационно-экономические проблемы невиданного уровня сложности. Представьте себе, что новые отрасли экономики будут рождаться не раз в несколько десятилетий, а раз в несколько лет.

В настоящее время активно развивается теория самоорганизации, или синергетика. В ней получены важные и значимые результаты, построены интересные модели. Однако все это относится к макромасштабу. Механизмы самоорганизации на наномасштабах только начали изучаться. Чтобы состоялись нанотехнологии, опережающими темпами должна развиваться нанонаука.

Приведем один пример. Наноструктуры позволяют создавать покрытия с невиданными свойствами. Они в принципе дают возможность идеально маскировать объекты, делать их невидимыми (технология «эльфийского плаща»). В основе этих работ лежат метаматериалы, существование которых было предсказано Виктором Георгиевичем Веселаго в 1967 году. Эта работа нобелевского уровня не была замечена и оценена по достоинству целых 40 лет. Но сейчас именно она определяет развитие большой области нанофизики. Как видите, в основе лежит фундаментальное исследование, давшее плоды через десятки лет.

Однако для того, чтобы проектировать наноматериалы, требуются уникальные компьютерные расчеты. Например, в ИПМ имени Келдыша рассчитывалось распространение волны в фотонном кристалле. Для этого потребовалось создание новых моделей, принципиально новых алгоритмов и расчетов на многопроцессорных комплексах. Насколько нам известно, в других организациях и странах мира так считать пока не умеют.

В ИПМ ведутся работы, связанные с нанотехнологиями. Они имеют принципиальное значение для нанонауки и нанотехнологии. Среди них:

1) системы математических моделей нанопроцессов;

2) компьютерные расчеты на кластерах и суперЭВМ;

3) подготовка специалистов для этих задач (бакалавры и магистры по специализации «Вычислительная физика и нанотехнологии»).

Таким образом, создание внятной программы развития нанотеха начинается с более или менее определенного круга исследований и работ. С создания междисциплинарного «пула» исследователей и экспертов. Тогда будет ясно, куда вкладывать деньги и на что рассчитывать. При этом избегая дублирования работ, «изобретения велосипедов» и сильно ускоряя движение вперед.

Сделано это в РФ? Нет! А деньги уже вкладываются, и немалые – почти полмиллиарда долларов в год. Подо что? Под «найти то, не знаю что». Но это риск для банального разворовывания денег! За бортом остались многие коллективы и научные центры по всей стране, которые имеют реальные достижения в нанотехе, пусть и на уровне «алхимии».