Безграничное будущее: нанотехнологическая революция - [29]

Рассмотрим компакт-диски, которые теперь заменяют привычные стереозаписи: как старые, так и новые технологии штампуют образцы из пластика, но для компакт-дисков выпуклости на поверхности штамповки составляют всего около 130 на 600 нанометров по сравнению с ширины канавки в 100 000 нанометров или около того для записи старого стиля. Или посмотрите на персональный компьютер. Джон Фостер, физик из Исследовательского центра IBM в Альмадене, рассказывает о жестком диске: «Внутри этой коробки есть куча жужжащих дисков, и каждый из них имеет металлический слой, где хранится информация. Поверх металлического слоя нанесен монослой, который является смазкой между диском и головкой, которая перемещается над ним. Его толщина не может быть пятнадцать ангстремов[2], не может быть и три ангстрема. Чтобы устройство работало, толщина монослоя должна быть десять плюс-минус несколько ангстремов. То есть, мы уже имеем дело с технологией, работающей в нанометровом режиме. Мы достигли этого уровня, каждый день пользуемся новой технологией и каждый день зарабатываем с ее помощью».

Транзисторы на компьютерных чипах уменьшаются в размерах по экспоненциальной кривой. Коллега Фостера по IBM Патрик Арнетт ожидает, что так будет и дальше: «Если эта тенденция сохранится, то уже к 2020 году мы практически достигнем атомного масштаба. Такова природа современных технологий. И тенденция будет сохраняться пока это возможно». С этим можно согласиться, и по крайней мере некоторые результаты можно предвидеть, но точный путь и график развития нанотехнологий непредсказуем. Нет точных ответов на самые важные вопросы: «Как будет развиваться эта технология? Кто ее сделает? Где она будет использоваться? Когда это произойдет? Через десять лет? Пятьдесят? Сто? Это произойдет при моей жизни?» Все будет определяться тем, как люди воспользуются своим временем и ресурсами, которые, в свою очередь, будут зависеть от того, какие цели они посчитают наиболее перспективными. Именно то, как люди будут относиться к новым технологиям, как поймут их возможности, будет иметь большое значение для их развития.

Какие решения больше всего влияют на скорость продвижения?

Решения о возможных направлениях исследований являются определяющими. Исследователи уже сейчас занимаются химическим синтезом, молекулярной инженерией и смежными областями. Если бы хотя бы часть их усилий использовалась разумнее, то это могло бы привести к впечатляющим результатам в развитии молекулярной нанотехнологии. Спонсоры исследований известны — это руководители корпораций и лица, принимающие решения в научных финансовых учреждениях, таких как Национальный научный фонд в Соединенных Штатах и Министерство международной торговли и промышленности Японии. Кроме того, большое влияние на выбор исследований оказывают ученые, непосредственно работающие в лабораториях. Они предлагают потенциальным спонсорам перспективные темы для исследований (и часто занимаются выбранными проектами самостоятельно, не получая финансирования), поэтому их мнения также влияют на выбор стратегии. Там, где речь идет о государственных деньгах, решения политиков могут зависеть от общественного мнения, а общественное мнение зависит от того, что все мы думаем и говорим.

И все же, именно мнение ученых играет центральную роль. Они склонны заниматься тем, что считают интересным. На их выбор влияет то, считают ли они возможным достичь успеха, есть ли в их распоряжении необходимые инструменты или — если речь идет о самых продвинутых исследователях — знают ли они, какие инструменты им нужно изготовить. Инструменты, которыми мы располагаем, в конце концов, формируют наши представления: как говорится, когда у вас есть только молоток, все вокруг выглядит как гвоздь. Новые инструменты помогают возникновению новых идей и дают возможность для дальнейшего развития, а решения о разработке инструментов будут ускорять прогресс в области нанотехнологий. Чтобы лучше понять стоящие перед нами задачи, разумно обратить внимание на то, какие инструменты могут нам понадобиться.

Почему инструменты так важны?

До сих пор ограниченные возможности инструментов сдерживали развитие промышленности. Цепные приводы и шарикоподшипники шестнадцатого века Леонардо да Винчи были теоретически работоспособны, но при жизни изобретателя никогда не использовались. Механический компьютер Чарльза Бэббиджа девятнадцатого века постигла та же участь. В чем проблема? Оба изобретателя нуждались в точно обработанных деталях, которые (это сегодня они легко доступны) не могли быть изготовлены в те времена. Физик Дэвид Миллер рассказывает, как сложный проект разработки интегральных схем в TRW застопорился в начале 1980-х годов по той же причине: «Все сводилось к одному вопросу, может ли немецкая компания охлаждать свои стеклянные линзы достаточно медленно, чтобы обеспечить необходимую нам точность. Они не могли».

В молекулярном мире развитие инструментов снова обеспечивает прогресс, и новые инструменты могут привести к захватывающим дух достижениям. Марк Пирсон, директор отдела молекулярной биологии компании «Du Pont», знает об этом из личного опыта: «Когда я был аспирантом в 1950-х годах, перед нами стояла многолетняя задача определения молекулярной структуры очередного вида белка. Мы говорили: «Один белок — одна карьера». Но сейчас время сократилось, теперь на эту работу уходит не вся жизнь, а только десять лет, а если повезет, то всего нескольких месяцев». В наше время белковые структуры можно изучать атом за атомом, получая рентгеновские отражения от слоев в кристаллах белка. Пирсон замечает, что «получение структуры белка занимала всю жизнь исследователя, отчасти потому, что было трудно получить кристаллы, да и просто получение нужного материала было затруднительно. С новыми технологиями мы можем получить материал в любой момент — это может показаться не очень важным, но на самом деле это большой прогресс. Для людей, занимающихся белками, это имеет огромное значение». Действительно, усовершенствованные инструменты для создания и изучения белков имеют особое значение, поскольку белки являются перспективными строительными блоками для молекулярных машин первого поколения.