Золото, пуля, спасительный яд. 250 лет нанотехнологий

В настоящее время получение нанотрубок – довольно рутинная процедура. Действуют промышленные установки по их производству мощностью в несколько сотен тонн в год. При покупке тонны нанотрубок (конечно, смеси, а не индивидуальных) килограмм обойдется покупателю приблизительно в 100 евро. До тросов, электрических кабелей и “наноэлектроники” дело пока не дошло, так что углеродные нанотрубки добавляют, например, в качестве наполнителя в резину вместо сажи, износоустойчивость автомобильных покрышек возрастает процентов на тридцать при той же цене. Или в алюминий – так получают легкие и прочные сплавы для авиационной промышленности. И это только начало.

Есть еще одно простое соединение углерода, знакомое нам со школьной скамьи. В нашем мысленном конструкторе ему соответствует плоскость, составленная из шестиугольников. Именно из таких слоев углеродных атомов сложен графит. Единичный же слой назвали по аналогии графеном. И вот удивительное дело: все знали об этом веществе, из него сложено одно из самых распространенных природных соединений, физики-теоретики наперед рассчитали все его характеристики, но – око видит, да зуб неймет. “Живьем” графен получили позже фуллеренов и углеродных нанотрубок, впервые это удалось сделать лишь в 2004 году нашим соотечественникам Андрею Гейму (род. 1958 г.) и Константину Новоселову (род. 1974 г.), выпускникам Московского физико-технического института, давно, впрочем, перебравшимся в Манчестерский университет. Вы можете повторить их эксперимент и тоже получить графен. Для этого надо взять подходящий кристалл графита, приклеить к нему скотч и рвануть. Все гениальное просто. Остается придумать для этого какое-нибудь броское название – например, технология микромеханического скалывания.

Ученые неспроста так долго маялись с получением графена. С этим тончайшим блином толщиной в доли нанометра может в любой момент случиться все что угодно – склеится, слипнется, скрутится в рулон, пойдет складками. В сущности, графен может существовать только на какой-нибудь подложке, на скотче, на поверхности кристалла кремния и, естественно, на поверхности материнского кристалла графита. Так что Гейм с Новоселовым перенесли графен со скотча на поверхность кремния и экспериментально определили его характеристики, рассчитанные до этого теоретиками. Этого хватило для присуждения им в 2010 году Нобелевской премии по физике. Премия, на мой взгляд, немного курьезная, но это нисколько не умаляет гордости за наших соотечественников и восхищения их изобретательностью. Главный же урок, который всем нам, и особенно молодым читателям, следует вынести из этой истории, состоит в том, что открытия, достойные присуждения Нобелевской премии, можно сделать в областях, казалось бы, паханых-перепаханых, что супернавороченные приборы – всего лишь инструмент исследования, а открытия рождаются по-прежнему в голове ученого, и все зависит от его эрудиции, смекалки и неординарности мышления, способности посмотреть на вещи и явления с неожиданной для всех стороны.

Сейчас о графене много говорят и пишут, с ним связывают будущее наноэлектроники. Отчасти этот шум обусловлен нетерпением журналистов и общественности, которые устали ждать обещанных чудес от углеродных нанотрубок, им потребовался новый герой. Кто победит в этой гонке, предсказать невозможно, лично я поставил бы на нанотрубки просто потому, что ими легче оперировать и они обладают большим многообразием свойств. Но, возможно, первой на финише окажется какая-нибудь “темная лошадка”, о которой можно с уверенностью сказать только одно – она придет из наномира, будет создана методами нанотехнологий. Другого не дано.

Напоследок я расскажу вам об истории возникновения проекта под названием “Нанотехнологии”. Сия длинная комедия состояла из нескольких актов, первый из которых пришелся на заседание сенатской комиссии конгресса США. Это было не то заседание, где выступал Смолли, оно состоялось намного раньше, в 1992 году, и было посвящено актуальной теме “Новые технологии для устойчивого развития”. Что такое устойчивое развитие, никто толком не понимает, так что сейчас это словосочетание используют все реже, но в те годы эта идея была очень популярной. Руководил слушаниями сенатор Альберт Гор[64], большой поборник любых экологических программ. Он-то и пригласил в сенат на слушания в качестве одного из научных экспертов Эрика Дрекслера.