Какая нанотехнологическая программа нужна России

В последнее время широко обсуждается вопрос о российской национальной нанотехнологической программе. Такие национальные программы разработаны во многих странах и уже имеется успешный опыт их реализации. В связи с этим представляется целесообразным высказать следующие соображения, относящиеся к общему подходу к национальной программе исследований в области наноматериалов и нанотехнологий в Российской Федерации.

В конце прошлого века мировое научное сообщество пришло к убеждению, что если получить вещества, состоящие из частиц нанометрового размера (нанодисперсные вещества) и научиться их использовать в технике и медицине, то можно преобразить нашу цивилизацию. Это убеждение привело к резкому возрастанию интереса к получению и использованию нанодисперсных веществ (нанотехнологии): нанодисперсные вещества стали получать и исследовать в разных лабораториях мира; появились десятки новых нанотехнологических журналов; регулярно проводятся многочисленные конференции и семинары, посвященные нанотехнологии, причем сейчас национальные конференции и симпозиумы проходят, чуть ли, не ежедневно, а конференции международного масштаба - один-два раза в неделю в различных странах мира. Число научных публикаций, непосредственно связанных с нанотехнологией, сейчас превысило 50 тысяч, хотя в 2000 году их было не более 10 тысяч. Налицо <нанотехнологический бум>, в котором участвуют свыше 50 экономически развитых стран.

Подобные всплески интереса к отдельным проблемам науки неоднократно происходили и раньше. Но <нанотехнологический бум> специфичен: его возникновению и расширению способствовали целевые бюджетные средства больших ведущих стран мира, причем годичные вклады финансирования государств в нанотехнологию со временем возрастали с выходом на более высокий стабильный уровень, наблюдающийся сейчас, например, в США. Объем бюджетного финансирования в 1998 году составлял около 120 млн.долл., в 2001 - 420 млн.долл., а в 2004 г - 990 млн.долл. Сейчас он достиг стационарного уровня немногим выше 1 млрд.долл./год.

Волна повышенного интереса к нанотехнологии прокатилась и по России. Собственно, в России интерес к нанодисперсным веществам и их использованию в науке, технике и медицине всегда был высок. На это указывают, например, работы школ В.А. Каргина, П.А. Ребиндера, Б.В. Дерягина и нобелевского лауреата Ж.И. Алферова, связанные с устойчивостью множеств частиц нанометрового размера и созданием малоразмерных полупроводниковых гетероструктур. В девяностые годы прошлого века в России были

получены разнообразные наноматериалы с особыми свойствами и развита эволюционная теория образования нанодисперсных веществ. Однако, начиная с 1990 года, фронт работ с наночастицами стал сокращаться. В соответствие с этим катастрофически уменьшился и информационный вклад России в нанотехнологическую науку.

После 2000 года исследования наносистем несколько оживились. Многие лаборатории были перепрофилированы под нанотехнологическую тематику, а в ВУЗах появились нанотехнологические кафедры. Начали работать специализированные семинары, публиковались обзоры и монографии о нанодисперсных веществах. В изучение нанодисперсных веществ сейчас вовлечены более 300 отечественных лабораторий и научных групп, в результате чего получены образцы не менее 200 наноматериалов и разработаны десятки нанотехнологических схем, среди которых есть и уникальные. Было организовано производство ряда нанодисперсных веществ, правда, в основном, в условиях, подобранных чисто эмпирическим путем и потому существенно уступающих оптимальным. Работы поддерживались бюджетным финансированием через ФЦНТП, РФФИ, целевые программы РАН, Минпромэнерго и Росатом, федеральные программы "Национальная технологическая база", "Ультрадисперсные материалы", академическую программу "Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем" и др., причем общий объем бюджетных затрат к 2006 году составил, по нашим оценкам, около 6 млрд. рублей.

В то же время это пока не привело к увеличению темпа и эффективности работ до уровня, соизмеримого, например, с США или Японией. В результате наш информационный вклад в нанотехнологическую науку к 2006 году снизился примерно до 1,5% от общемирового. На фоне резкого увеличения интенсивности нанотехнологических работ, стимулируемых бюджетным финансированием развитых стран, относительный вклад России не увеличился, а заметно сократился. Как видно, Россия не "вписалась" в "научный нанотехнологичекий бум". А это значит, что она не сможет вписаться и в <промышленный нанотехнологический бум>, ради которого развитые страны финансируют работы по нанотехнологии. Поэтому возникает вопрос, стоит ли торопиться с нанотехнологическими работами. Ведь не исключено, что в прогнозах о роли нанотехнологий в будущем нашей цивилизации много преувеличений, а неторопливая работа при темпе финансирования, указанном выше, окажется достаточной для России. Преувеличения при любом прогнозе возможны, но фактом является то, что нанотехнология уже дала такие результаты, простое тиражирование которых может привести к существенному усовершенствованию, скажем, вычислительной или военной техники. Поэтому ответ на данный вопрос однозначен: участие России в "нанотехнологическом буме" необходимо и жизненно важно. Высокий темп бюджетного финансирования у развитых стран вызван не стремлением развивать всемирную нанотехнологию, а боязнью проиграть в обороне и конкурентной борьбе за рынки сбыта своей продукции. Именно поэтому нанотехнологические программы всех стран являются национальными, а не частями всемирной программы накоплений знаний. Судя по содержанию этих программ, ни одна из них не предполагает широкого обмена информацией между странами. Напротив, основная часть накапливаемой информации является "коммерческой тайной", а общедоступными становятся лишь второстепенные данные и самые общие сведения о наночастицах. Об этом свидетельствует, в частности, материал журнальных статей последнего времени, отражающих результаты выполнения указанных программ. Поэтому надежды на то, что мы сможем обеспечить свои нужды за счет результатов работ по программам других стран, нет абсолютно никакой. Нам нужна собственная программа, "асимметричный ответ", учитывающий специфику России, а, следовательно, не повторяющий программы, скажем, США или Японии.

Американская программа ориентирована на одновременное решение всех проблем нанотехнологии. Для России же такой фронтальный подход нерентабелен по двум причинам. Во-первых, не вполне оправившаяся после кризиса российская наука не может достаточно быстро обеспечить необходимого фронта работ. Если судить по американской "Национальной нанотехнологической инициативе", то на этом фронте можно выделить не менее тысячи направлений поиска. Судя же по "Белой книге", подготовленной под редакцией акад. В.Я. Шевченко, и тематике работ институтов РАН, российская наука способна обеспечить поиск лишь в 200 - 300 направлениях. Освоение же недостающих направлений потребует времени, которого при современном темпе развития нанотехнологии у нас нет и не будет. Во-вторых, при современном состоянии России широкий фронт работ не будет профинансирован в нужной мере. По американским меркам темп необходимого бюджетного финансирования при фронтальном поиске колеблется около 1 млрд.долл./год. В рамках российского бюджета это не такая большая сумма. Однако трудно ожидать, что ее выделит государство, которое тратит на науку 0,5% ВВП при обычных для развитых стран 2 - 3 %.

По указанным причинам, быть может, целесообразно сосредоточиться на решении более узкого круга проблем. Даже в японской программе фронт поиска сужен до создания новых информационных технологий и наноматериалов, новых способов использования нанодисперсных веществ в медицине и охране окружающей среды. России же целесообразно сосредоточиться на решении только самых злободневных задач. Сейчас Россия представляет собой "сырьевую державу" с промышленностью, требующей инвестиций, и огромными хищнически используемыми природными богатствами. Поэтому целесообразно, в соответствии с призывом Президента РФ, ориентировать нанотехнологическую науку, в первую очередь, на продление жизни россиян, на решение демографических проблем, на совершенствование технологии добычи и переработки природного сырья, на модернизацию

промышленности и укрепление обороны страны. По-видимому, целесообразно сосредоточиться на сравнительно небольшом числе материалов для техники военного и двойного назначения, высокоэффективных нанолекарств для лечения и профилактики заболеваний, наиболее распространенных в России. При этом, конечно, следует сделать акцент на оригинальные разработки российских ученых. Например, недавно ими установлено, что образование некоторых нанодисперсных веществ в тканях, пораженных раком, может приводить к гибели опухоли, если подействовать на нее очень слабым ультразвуком. Представляется целесообразным учесть этот и другие подобные факты в национальной программе. В рамках программы модернизации нашей промышленности целесообразно разрабатывать новые экологически чистые способы производства уникальных нанодисперсных веществ и изделий из них. Большую роль наносистемы могут оказать на развитие нефтепереработки и в решении экологических проблем.

Количество направлений работ по программе целесообразно определять с учетом требования, чтобы каждое направление поиска полноценно финансировалось. Нанотехнологические исследования отличаются повышенной "наукоемкостью" и затратностью. В каждом таком исследовании необходимо определять состояние тел, размер которых приближается к молекулярному, а это делает работу столь же сложной и затратной, как у фундаментальных исследований. В нанотехнологических работах резко снижается вероятность решения задач методом "проб и ошибок", который часто используется в прикладной науке. Фактически, нанотехнология - это наука о решении прикладных задач путем накопления фундаментальных знаний о поведении наночастиц и формировании наносистем "снизу вверх" и "сверху вниз". Среди многих чиновников распространено мнение, что в России фундаментальные исследования нужно максимально сократить, так как имеется возможность брать фундаментальную информацию из литературы. Применительно к нанотехнологии такое губительно. Из информации фундаментального характера, которая накапливается сейчас при выполнении нанотехнологических программ, в литературу попадает 10 - 20 %. Остальная сохраняется исследователями для внутреннего потребления. Поэтому не следует ожидать, что хотя бы по одному из направлений поиска мы сможем почерпнуть из литературы все необходимое для получения какого-либо нанопродукта. На каждом направлении полный объем необходимых исследований придется выполнять самостоятельно. По нашим оценкам, темп необходимого финансирования единичной нанотехнологической разработки должен соответствовать примерно 3 млн.долл./год. Поэтому, если работы будут производиться по всем 200 - 300 направлениям, к которым подготовлена наша наука, то финансирование Программы обойдется примерно в 30 млрд.руб./год. Создание же соответствующих производств и метрологических служб, обеспечивающих необходимую характеризацию нанопродуктов, обойдется еще дороже. Однако, такие затраты необходимо сделать в интересах устойчивого стратегического развития России.

Учитывая изложенное выше, можно заключить, что России нужна "Национальная нанотехнологическая программа", которая обеспечила бы быстрое развитие работ по направлениям, ориентированным на решение наиболее актуальных проблем, при обеспечении по каждому из них темпа финансирования, установившегося в мировой практике.

Другие статьи из раздела

Что нам делать с образованием?

..., что по нынешним законам школы могут перераспределять нагрузку между предметами. Поэтому требуйте, чтобы основную часть учебы занимали главные предметы: русский язык и литература (малограмотные никому не нужны), математика, физика, биология, химия...


Как братья Монгольфье открыли людям дорогу в небо?

... состоятельным, он владел небольшой бумажной фабрикой и поэтому смог дать своим детям хорошее образование. Жозеф с детства отличался любознательностью и тягой к знаниям. Особенно его увлекали точные науки – математика, физика и химия, в изучении...


Постнаука. Где рождается наукоемкий бизнес. Выпуск 1

Биофизик Михаил Пантелеев рассказывает о системе свертывания крови, компании «ГемаКор» и инновационном методе диагностики гемостаза