- Если называть наномиром предмет изучения нанонауки, то из чего он состоит?

- Начать стоит с того, что о нано заговорили тогда, когда появились средства для наблюдения процессов и явлений в наноразмерной области. В исследовательском центре швейцарского отделения IBM был создан сканирующий туннельный микроскоп. Наночастицы научились видеть. И на одной из конференций я лично видел манипуляцию с атомами - на монокристаллической поверхности кремния атомами меди были выложены двухатомные буквы "IBM".

Наномир - это прежде всего, это наноматериалы (в основном на основе углерода), главным образом диспергированные твердые или жидкие. По форме - шарообразные (фуллерены), трубчатые (нанотрубки), плоские (графены). Сами наночастицы от обычных отличаются изменением связей между элементами образующих их молекул, что приводит к проявлению новых свойств. Некоторые из этих свойств позволяют изменить характеристики макровещества, в которое внедрены такие наночастицы. Еще существуют нанодефекты и наноявления, которые тоже могут оказывать влияние на свойства макротел.

Из-за наноразмерности объектов наномира многие законы, применимые к макротелам, здесь не работают. Возьмем для примера p-n переход - основу современной электроники. В наноразмерном пространстве он просто не существует - это все-таки свойство твердого тела. Зато при обычных условиях здесь появляются квантовые эффекты, которые в макромире можно получить при температурах близких к абсолютному нулю. Сейчас эти процессы активно изучаются, и скоро можно будет говорить о наноэлектронике.

 - Все наноструктуры создаются искусственно или есть их природные залежи, как скажем, какая-нибудь руда с содержанием железа или марганца?

- Лично я о залежах ничего не слышал. Известные сегодня наноструктуры получают размельчением, нагревом, электродуговыми методами, другими механическими воздействиями. Есть более и менее дорогостоящие варианты. Например, метод В.И. Кодолова, позволяющий получать нанотрубки при температуре до +400°C, гораздо дешевле используемого для этих же целей электродугового.

 - А почему добавление сверхмалого количества нановещества, допустим, в пенобетон увеличивает его прочность в разы, а для глюконата кальция резко повышается его усвоение в организме?

- На этот вопрос пока нет строгого теоретического обоснования. Есть, разумеется, некоторые научные гипотезы, но их еще надо и проверить, и доказать. Когда это будет сделано, мы сможем более грамотно управлять процессом получения модифицированных материалов.

Но не стоит забывать, что даже задача распределения наноструктуры в исходном материале не так просто решается, как может показаться. Дело в том, что за счет своих свойств наночастицы группируются друг возле друга, образуя агломераты. Их надо разделить и равномерно распределить, например, по пенобетону. Тогда упрочение, которое возникает вокруг каждой наночастицы, будет присуще всему объему материала. На мой взгляд, наиболее эффективное решение этой задачи лежит в области коллоидной химии. Но допускаю, что есть и другие варианты.

 - Если все наноматериалы получаются техногенным образом, то где гарантия их устойчивости? Скажем, сжатая пружина рано или поздно разожмется, а если так произойдет с модифицированным наноструктурами пенобетоном, из которого построен дом - все развалится?

- Считается, что структуры достаточно стабильны. Но мы пока только в самом начале пути. Вот получили наноматериалы, теперь занимаемся исследованием их свойств, в том числе и различного вида устойчивости - фотоустойчивости, термоустойчивости и пр.

А по поводу разрушений - к чему такие опасения? Только от того, что наностуктуры получаются искусственно? Но не забывайте, что диоды, на которых базируется наша сегодняшняя электроника, тоже не из руды получают.

 - Давайте теперь о наноиндустрии. Начнем с того, что промышленный выпуск любой продукции предполагает наличие системы ее ГОСТирования, разделения по сортам, отбраковки. Для наноиндустрии это тоже имеет смысл?

- Сегодня в наноиндустрии делаются только первые шаги, а потому ГОСТах и сортах пока говорить не приходится. Правда, есть попытки сертификации нанотрубок, например, но это в основном за рубежом. И, разумеется, есть понимание важности проблемы. В частности, об этом шел разговор на форуме РОСНАНО в Москве.

- Теперь вопрос по существу. Складывается впечатление. что наноиндустрия - это производство наноструктрур и получение на их основе различных модифицированных продуктов с улучшенными характеристиками. А что еще можно добавить к этому?

- Да, сегодня получение модифицированных материалов пока доминирует в списке "внедренческих" проектов. Но это не единственное направление наноиндустрии. Приведу только один пример, который поражает лично меня. Гниют органические остатки на дне моря. Всем известно, что при этом происходит выделение метана. Но подняться газу на поверхность мешает толща воды. Что происходит в природе? Молекулы метана под давлением размещаются в пустотах кристаллической решетки воды, причем по объему метана там помещается в 160-180 раз больше, чем составляет объем воды. И вся эта твердая субстанция, которая называется газогидратом, не переходит в жидкую стадию до +20°C. Представляете, сколько этого газогидрата на дне мирового океана! А с бытовых позиций мы имеем газ при атмосферном давлении, что значительно облегчает условия его транспортировки. И не только газ мы имеем - как в рекламе, получаем при этом сразу два в одном: газ для одних целей, воду - для других. Между прочим, если научиться получать газогидрат, то легко решается проблема опреснения морской воды - ведь он включает только метан и воду, а солей не будет. В общем, применений масса.

Можно даже сказать, что получать газогидрат мы уже умеем, правда, пока неконтролируемо. Я имею в виду технологию нефтедобычи. Там под давлением в пласт закачивается вода, а в пласте всегда присутствует газ. Вот вам и газогидрат. Только он трубы забивает, и нефтяникам совсем не в радость. Но именно так газогидраты, кстати, и были открыты.

А цивилизованным способом получение газогидратов уже начинают налаживать в Японии. Появилась информация, что уже пущен в строй первый завод.

 - С появлением методов наноразмерного исследования материалов какие-нибудь научные теории устарели?

- Если что и изменилось в науке с появлением нано, то это понимание некоторых явлений и процессов. В этом, кстати, нет ничего страшного - вспомните, сколько известно способов доказательства теоремы Пифагора. Так и здесь. Например, методы ВТМО для упрочнения стальной проволоки, которыми много лет занимается О.И. Шаврин, - теперь их можно обосновать в рамках теории о наноматериалах. Или взять мои научные интересы. По своей природе я коррозионист. Специальной задачи погружаться в нанотехнологии у меня никогда не было, но понимание роли нанодефектов в коррозионной задаче у меня было давно и прозвучало еще в диссертации. Хотя и слова "нано" там даже сказано не было. Теперь научная терминология изменилась.

 - Сегодня Вы - руководитель АНО "Региональный центр наноиндустрии Удмуртской Республики" и на первый план выходит Ваша организаторская деятельность в работах, связанных с нано во всех проявлениях. Назовите свои приоритетные направления.

- Поскольку у нас в регионе активно развивается нанонаука (это показала прошедшая конференция), то крайне необходимо объединить все уникальное измерительное и исследовательское оборудование для НАНО в рамках Центра коллективного пользования. Эту задачу надо решить грамотно и в кратчайшие сроки.

Так как у нас уже есть готовые к коммерческому внедрению проекты (тот же кальций-МАГ), то надо приложить все усилия для их реализации. Способы могут быть разные, в том числе получение инвестирования от госкорпорации РОСНАНО. Но для этого надо оформить по установленным правилам заявку, чем сами авторы (медики, физики и т.п.) занимаются неохотно и непрофессионально. Наша задача - помочь им в этом.

Еще есть мысль - организовать региональный научно-практический семинар, на котором можно будет обсудить достижения, поспорить, доброжелательно покритиковать. Польза от этого несомненно должна быть. А то сегодня даже внутри ИжГТУ о достижениях соседей иногда узнают через Всероссийскую конференцию. Хотя, скажем, практика наших математических семинаров, которые берут начало еще от Н.В. Азбелева, показывает, что так поддерживается высокий научный уровень школы математиков нашего региона. Хотелось бы, чтобы и нанотематика развивалась подобным образом.

Несомненно, есть еще и другие задачи, но эти сегодня я считаю главными.