От дамасской стали до Чубайса. Смогут ли нанотехнологии перевернуть мир?

«Закидон» Фейнмана

Был такой великий американский физик Ричард Фейнман – Нобелевский лауреат само собой, теоретик. Квантовой физикой занимался – диаграммы Фейнмана, интегралы Фейнмана, стали повседневным инструментом в этой науке. Нетривиальный был человек. Например, в отличие от других «своих собратьев – теоретиков» своими руками радиоприемники чинил, и много еще чего такого делал. В частности, лекции читал, в том числе, как бы сейчас сказали, «научно-популярные». Вот и начитал на нашу голову.

Как рассказывают предания, в далеком 1959 году, на ежегодной встрече Американского физического общества в Калифорнийском технологическом институте он выступил с докладом «Внизу полным-полно места». В этом докладе он предположил возможность перемещать одиночные атомы при помощи манипулятора соответствующего размера. Это, по его словам, не противоречило бы законам современной физики.

Ну и что? А далее последовало: Фейнман предложил создать механизм, который бы создавал свою копию, но на порядок (в 10 раз) меньшую. А тот, созданный опять, все это бы делал. И до тех пор, пока размеры механизма не будут соизмеримы с размером атома. И поскольку это все (размножение) будет происходить автоматически, то и число этих созданий может быть неограниченно. А управлять всеми их действиями будет программа, заложенная в робот-«матку».

Их, эти гипотетические создания, он и назвал «нанороботами». А, может, и не называл, потом термин придумали. Суть дела это не меняет. Важно другое: Фейнман сказал, зачем эти все разработки нужны и какой прок человечеству от этого может быть.

Например, нанороботы смогут собирать любые «макровещи», будь то бытовые приборы, одежду, автомобили и далее по списку. Только программу им напиши и дай необходимую для работы энергию и исходные вещества, из которых они будут выбирать нужные атомы.

Ну и, конечно, медицина. Там возможности открывались просто фантастические. Нанороботы, проникающие в мельчайшие сосуды и очищающие их от холестериновых бляшек, нанороботы, убивающие в прямом смысле этого слова, раковые клетки. И много еще чего.

Но ключевым тезисом выступления Фейнмана было именно создание механизмов (тех самых роботов), которые бы самовоспроизводили себя во все более мелких масштабах (вплоть до атомных), неся заложенную в них программу действий.

Доклад прослушали и быстро про него забыли. Мол, физик-то он хоть и гениальный, но с «закидонами». Такое бывает. А потом и сам Фейнман помер.

Нанотехнологии и Клинтон

Все изменилось в 2001 году, когда в США был разработан документ под названием «Национальная нанотехнологическая инициатива. Путь к следующей промышленной революции». В его разработке принимал участие целый ряд американских ведомств.

Почему именно в это время он возник? Точно неизвестно. Но злые языки утверждают, что незадолго до того в США вышла в свет и стала очень популярной книжка, в которой на простом и понятном людям языке пересказывался тот самый доклад Фейнмана про нанороботов. Ну и еще про какие-то подобные вещи – времени-то много прошло с момента публикации первоисточника. Но резюме было простое: нанотехнологии – это будущее человечества. Что и в название доклада вошло.

Клинтон все это прочитал (или ему пересказали), вдохновился и в бюджетном послании Конгрессу попросил на эти исследования 500 млн долларов. Конгрессмены «развелись» и требуемое финансирование одобрили.

Ну, и понеслось. Все американские лаборатории, которые хоть как-то могли «пристегнуть» свои исследования к ставшей популярной нанотехнологической тематике, стали подавать заявки на гранты. И их получали. Кто больше, кто меньше.

А за любой грант надо отчитываться. Вот и пошла волна публикаций в американских физических журналах по нанотехнологической тематике.

В мире к этому относились поначалу довольно скептически. А потом решили: американцы, они же прагматичные. Если они в это деньги вкладывают, значит, в этом что-то есть. И тоже туда ломанулись.

Ну, а потом и Россия, когда в «нулевых» годах деньги появились.

Нанотехнологии сейчас

Никто по большому счету и не знает, что такое нанотехнологии сейчас. Понятно, что до нанороботов Фейнмана нам сейчас как до луны. Но что-то же делается. И у нас, и по всему миру.

О чем идет речь? Прежде всего, о получении материалов с новыми свойствами.

Но, позвольте, те же так называемые «композиты» проектировались, производились и применялись, например, в авиационной промышленности еще 30 – 40 лет назад, когда слова «нано» никто не слышал и не знал.

Да это ладно. Вот, например, знаменитая «дамасская сталь», из которой в средние века клинки делались. Технология держалась в секрете. От отца к сыну передавалась. А потом была утеряна. За ненадобностью. Огнестрельное оружие появилось.

Образцы, конечно, сохранились. И долго никто не мог понять, в чем же секрет их свойств, и как это все производилось.

Как оно производилось, до сих пор никто не знает, хотя предположения на этот счет имеются и их много. Тем более что такого рода стали производились и в Китае и в Индии, ну и в Сирии. Технология утеряна, да и не нужна она сейчас никому. А секрет свойств дамасской стали выяснился с появлением электронных микроскопов, позволяющих разглядеть атомарную структуру материала.

Оказалось, что все дело в специальном расположении атомов железа и углерода, которой добивались эти кузнецы из Китая, Индии и ближнего Востока. Так что, их называть нанотехнологами? Нет, конечно.

Так в чем разница между сегодняшними нанотехнологиями и теми древними кузнецами? А только в том, что все делается на порядок быстрее. Если раньше на разработку технологии изготовления той же «дамасской стали» уходили века, то теперь это можно было бы сделать за год или даже меньше. Но никакого принципиального прорыва не произошло. Работать с атомами, собирать из них какие-то полезные конструкции «своими руками» человечество пока не научилось.

Получится ли? Кто знает. Вон, сколько уже лет весь мир пытается создать термоядерную электростанцию. И никак. Так и тут.

Ненужный графен

В вопросах создания наноматериалов есть одна существенная проблема. Вот только один характерный пример. Нобелевская премия по физике за 2010 год была присуждена Андрею Гейму и Константину Новосёлову (выходцам из России), работающим уже давно на Западе, за новаторские эксперименты с графеном – двумерной формой углерода, который обладает целым рядом уникальных свойств.

Прошло уже 8 лет. Используется ли графен в производстве? Нет. Потому что современные технологии не позволяют этого делать. Как говорится, «видит око, да зуб неймет».

Можно создавать материалы с самыми фантастическими свойствами. Но их производство должно быть достаточно дешевым. И они должны иметь возможность быть встроенными в современные технологические цепочки. Иначе никому они будут не нужны. По крайней мере, сейчас.

Поэтому сегодня вся нанотехнологическая индустрия таковой, по сути, не является. В ее рамках, конечно, производится много полезных вещей, к нанофизике, однако, имеющие мало отношения. Либо делаются вещи, не имеющие никакого практического применения.

Что-нибудь получится

Собирать из атомов нечто, как предлагал Фейнман, пока не получается. Нет, делается кое-что. Вот, например, на металлической подложке какое-то слово из атомов выложили. И продемонстрировали все это посредством электронного микроскопа. Но, согласитесь, это так, игрушки.

Один известный ученый сказал как-то в интервью. Я знаю, что такое нанофизика, и я ей занимаюсь. А что такое нанотехнологии, я не знаю. Вот такое неоднозначное отношение есть к этой теме в научном мире. Но ученые, особенно руководители лабораторий и исследовательских центров, они же отвечают за свои коллективы. И куда им деваться без финансирования. Поэтому, если на какую-то тему деньги дают – значит, надо по этой теме что-то делать. Или изображать, что ты что-то делаешь. Вот так нанотехнологии и развиваются.

Но это все не важно. То, что в России собираются выделять и выделяют деньги на нанотехнологические исследования – замечательно. Ведь что-нибудь полезное рано или поздно у ребят получится. Не может не получиться. Они же не воры, они ученые. Самое главное, чтобы деньги до них доходили. И чтобы им никто не мешал. А они все сделают. Ведь настоящий ученый работает не за деньги, а за возможность реализовать свои идеи. Это – главное для него. В этом смысл жизни. И у нас таких людей еще много осталось.