Ознакомительная версия. Доступно 11 страниц из 53
Следует подеркнуть, что сравнение между атомным проектом и программой нанотехнологии не совсем павомерно, потому что атомный проект появился и в Америке, и у нас с вполне определенной целью -для создания атомной бомбы. Ее было необходимо создать, потому что иначе все результаты Второй Мировой войны могли быть ревизованы бы, и мы бы утеряли все преимущества, за которые были заплачены такие огромные жертвы.
Что касается нанотехнологии, то это нормальное развитие научных исследований. Здесь, вообще говоря, нельзя рассчитывать на то, что все сразу изменится, нужно заниматься исследованиями в данном направлении, и мы ими занимаемся - в нашей и в других лабораториях.
В нашей стране такие работы ведутся успешно, например, в Сибирском институте полупроводников РАН, в Институте физики твердого тела РАН в Черноголовке, в нашем Физико-техническом институте РАН, в научно-образовательном центре, который работает у нас в Санкт-Петербурге и во многих других лабораториях и центрах. Уровень этих исследований во многих наших группах соответствует лучшему мировому уровню.
Области возможного использования нанотехнологий
В области энергетики большие перспективы у солнечной энергетики. Сегодня мы живем конечно за счет нефти, газа, угля, атомной энергии — все это исчерпаемые источники энергии, и нефти хватит на 40 - 50 лет, газа на 60 - 70, угля — значительно больше, но при этом возникает масса экологических проблем; для обычной атомной энергетики на основе реакторов на медленных нейтронах можно рассчитывать на 100-120 лет, что касается термоядерной энергетики, то если в середине прошлого века говорили о перспективе через 20 - 30 лет, то сегодня специалисты говорят, что на первый промышленный реактор можно рассчитывать лишь в середине этого столетия.
К концу 21 века человечество придет к эффективному использованию солнечной энергии. За последние 30 лет стоимость энергии, вырабатываемой на солнечных электростанциях, уменьшилась на 30 - 45%. Если эта цифра уменьшится еще на 15%, можно будет говорить о переходе на эту форму получения энергии. СССР была лидером по термоядерным исследованиям. По-видимому, к концу 21 века термоядерные реакторы будут применяться для выработки энергии. Но необходимо развивать и обычную ядерную энергетику. Атомные электростанции - нормальный путь решения энергетических проблем.
Конечно, ядерная энергетика опасна в отношении последствий аварии. В то же время, эти разработки отличаются высокой надежностью. Например, реакторы типа РБМК, производство которых было налажено в рамках военной промышленности, работают с 1948 года. И ни одной существенной аварии на них не было. Что касается опасений по поводу повторения аварии на Чернобыльской АЭС, то в ней, отметил ученый, роль сыграл человеческий фактор. В Белоруссии построили бы новую атомную станцию, если б была возможность.
У человечества на самом деле есть один неисчерпаемый источник энергии - это солнце, и от солнечной энергетики не уйти. А развитие солнечной энергетики очень тесно связано с нанотехнологиями, потому что сегодня наиболее перспективный метод преобразования солнечной энергии — это преобразование ее на основе полупроводниковых солнечных батарей.
В космосе это основной источник энергии, и если сегодня или может быть даже довольно продолжительное время основным типом солнечных батарей являются кремниевые солнечные батареи. Кремний сам по себе — материал широко распространенный, но получение монокристаллического кремния связано с большими затратами энергии. Новый тип солнечных батарей, которые используются в нашей космической энергетике уже более 30-ти лет на полупроводниковых гетероструктурах (сегодня это основной вид батарей прежде всего для наших коммуникационных спутников поскольку на геостационарной орбите, на других высоких орбитах, кстати и наша станция «Мир» работала на этих батареях), значительно более надежен и эффективнее.
Сегодня мы можем говорить о том, что полупроводниковые гетероструктуры, принципиально основанные на нанотехнологии (получение наноструктур с наперед заданными свойствами), созданы, и сегодня мы уже имеем батареи с коэффициентом полезного действия 30 - 35%, и в ближайшем будущем будем иметь и 40 - 45%. Через 2 - 3 десятилетия этот тип солнечной энергетики станет экономически сравнимым с другими типами получения энергетических мощностей. Таким образом и здесь основой являются нанотехнологии, метод получения гетероструктур, когда мы укладываем атом к атому по тем законам, которые мы считаем нужными для того, чтобы создавать новые типы man made crystals - человеком сделанных кристаллов
Еще одно перспективное направление - водородная энергетика. И здесь, нотехнологии уже начинают использоваться, проводятся серьезные научные исследования. Безусловно нанотехнологии уже играют роль и будут играть все большую роль в разработке и создании топливных элементов, в разработке различного типа мембран.
Среди тех результатов, которые планируется получить в ходе исследований — создание новых осветительных приборов на основе световых диодов и перевод примерно половины осветительных систем в стране на эти приборы, что позволили сэкономить 10% электроэнергии. Крупный шаг вперед возможен в сфере солнечной энергетики на основе конденсаторных батарей.
В области наноматериалов возможно создание самолета будущего с использованием высоко ресурсных углепластиков, а также элементной базы для молекулярных компьютеров. В области экологии возможно будет дожигать угарный газ от автомобиля даже при холодном двигателе. Колоссальных результатов планируется достичь в области диагностики различных заболеваний.
Вероятно, от каких-то отдельных разделом придется отказаться в ходу подробного рассмотрения, однако, более важной задачи в настоящее время нет.
Приоритет - фундаментальным исследованиям
На Втором Международном форуме по нанотехнологиям была впервые вручена Международная премия в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE , учрежденная РОСНАНО. Она присуждалась в номинации "Наноэлектроника". Среди ее лауреатов — академик Леонид Келдыш (Россия), удостоенный награды за пионерские исследования полупроводниковых сверхрешеток и туннельных эффектов в полупроводниках, широко. используемых в технологиях наноэлектронных приборов, особенно — в молекулярно-лучевой эпитаксии. Второй лауреат — профессор Альфред И Чо (США), удостоенный премии за пионерские исследования и разработку технологии молекулярно-лучевой эпитаксии, в особенности — для получения наногетероструктур, их применения в наноэлектронике. Отмечена премией и компания RIBER S . A . (Франция) — за разработку оборудования для молекуллрно-лучевой эпитаксии.
Выбор лауреатов не случаен. Сверхрешетки — один из основных элементов, а туннельный эффект — одно из явлений, использующихся в современной наноэлектронике. Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) — ее базовая технология. Фирма RIBER S . A . была пионером в разработке первых промышленных установок. И уже несколько десятилетий выпускает высококлассное оборудование для МЛЭ. В настоящее время ей принадлежит около 70% мирового рынка.
На примере работ лауреатов хорошо прослеживается связь между фундаментальными, прикладными исследованиями и производством. Эта связь, очевидная для исследователей и разработчиков новой техники и технологий; не всегда понятна более широкой публике.
Ознакомительная версия. Доступно 11 страниц из 53
