Знание-сила, 2004 № 06 (924) - [2]
В будущем многие дома и коттеджи будут сами вырабатывать ток, чтобы не зависеть от диктата крупных энергетических концернов. Подробнее о перспективах создания «домашних электростанций» смотрите «Знание — сила» (2004, № 2; 2003, № 5; 2002, № 9).
«Персональные лекарства» Достижения молекулярной биологии позволят подбирать пациентам лекарства рассчитанные именно на их организм, на их ДНК.
Наступивший век уже называют «веком фотонов». Свет легко модулировать, фокусировать, сжимать. Световыми лучами можно резать, сваривать, сверлить любые материалы. Открываются все новые возможности применения оптических технологий в информатике, микроэлектронике и обработке материалов. «Использование ультрафиолетовой светотехники»
Современные методы оптической литографии почти исчерпали свой потенциал. Используя ультрафиолетовые приборы, можно изготавливать элементы микросхем размером менее 35 нанометров.
На очереди также практическое применение сверхпроводников (см. «Знание — сила», 2004, № 3). По словам академика Юрия Третьякова, «физика сверхпроводников переживает период бурного расцвета... В физике до сих пор не существует теории, которая имела бы прогностическую ценность и могла предсказать, где искать сверхпроводники с нужными свойствами. Наука лишь объясняет свойства уже синтезированных материалов. Но универсальной теории сверхпроводников нет».
А будет ли расслышано мнение другого нобелевского лауреата, Виталия Гинзбурга? «В физике конденсированных сред в последние годы сделано несколько ярких открытий». Особое внимание вызывает конденсат Эйнштейна — Бозе. Все его атомы находятся в одном квантовом состоянии. Они маршируют строем, как армия, образно пояснил нобелевский лауреат Вольфганг Кеттерле: «Разница почти такая же, как между электрической лампочкой и лазером: у лампочки все частицы света мчатся в разные стороны, а у лазера маршируют. Вот мы и сумели построить лазер, который излучает не свет, а материю».
Так исследуют наноструктуры - крохотные атомарные структуры
С помощью атомного лазера можно создавать самые крохотные структуры. Это открытие приведет к заметному прогрессу в нанотехнологии. «Конденсат Бозе-Эйнштейна, — отмечает Кеттерле, — открывает путь к созданию и исследованию новых форм материи». Области его применения: от квантовых компьютеров до микроскопов, от гравитационных сенсоров до приборов, позволяюших манипулировать атомами. Эксперименты в этой области в России не ведутся, а крупнейшие наши специалисты работают за границей: академик Владимир Захаров — в США, академик Лев Питаевский — в Италии.
Прозвучало еще одно ключевое слово: «нанотехнология» — создание материалов и объектов размером в нанометры, то есть миллиардные доли метра (см. «Знание - сила», 2002, № 5). Без нанотехнологии невозможно развитие микроэлектроники, биотехнологии, энергетики, робототехники, оптики, фармацевтики. Европейский союз выделяет на ее развитие больше денег, чем наши власти на всю российскую науку: 2,1 миллиарда евро, или двенадцать процентов от общего финансирования научных работ.
Нанопродукты — огромный технологический рынок будущего.
Возможно, уже лет через десять появятся работающие механизмы атомарных размеров. Лет через 50 — 100 начнется «новая промышленная революция», тогда, может быть, войдут в обиход наномашины, изготавливающие различную продукцию.
Химическая нанотехнология уже сейчас созрела для промышленного применения. Поверхности различных материалов можно покрывать наночастицами, содержащими всего несколько сотен атомов или молекул. Эти частицы в тысячи раз меньше живой клетки. Их нельзя удалить; их сила сцепления слишком велика. Они меняют свойства подложки, придавая необычайную прочность и стойкость обычным материалам; те могут стать, например, пуленепробиваемыми.
Вот другие примеры применения наноматериалов: оконные стекла, которые нельзя разрисовать краской; стекла очков, которые не поцарапать; противопожарные стекла, которые при сильном нагревании превращаются в изоляционный материал, выдерживая даже залп огнемета. Число возможных наноматериалов невероятно велико. Они тверды, жестки, стойки и обладают особыми оптическими свойствами.
Если наше правительство с упорством, достойным лучшего применения, будет финансировать ФСБ и другие силовые структуры и не будет финансировать фундаментальную науку, медицину, образование, то о развитии науки в России можно забыть.
«Новые материалы для электроники» На основе органических светодиодов, например, разрабатываются тонкие, гибкие дисплеи. Их можно сгибать, складывать пополам, сворачивать в трубку.
Медики возлагают большие надежды на намагниченные наночастицы. С их помощью можно точечно выжигать раковые опухоли, разогревая их ткань до 45-47 градусов. Из наночастиц, например диоксида титана, можно изготавливать идеальные покрытия и кремы, защищающие от ультрафиолетового света, — в отличие от органического крема, наночастицы не проникают сквозь нашу кожу.
«Эволюции потребовались миллиарды лет, чтобы от мельчайших структур перейти к сотворению таких макроскопических систем, как человек, — пишет Фриц Принц из Стэнфордского университета. — Нам потребуются всего десятилетия, чтобы вернуться к мельчайшим объектам».
