22 ноября на приборостроительном факультете Ижевского государственного технического университета состоялась студенческая научно-техническая конференция "Нанотехнологии, наноэлектроника и сканирующая туннельная микроскопия".

Еще раз о нано

26 апреля, обращаясь с ежегодным Посланием к Федеральному собранию РФ, президент страны Владимир Путин определил приоритетное направление развития российской науки. "Необходимо создать эффективную систему исследования нанотехнологий. Это ключевое направление для экономики, национальной безопасности, поддержания высоких темпов экономического роста. Это еще одно направление, сопоставимое по финансированию со всей научной отраслью", - сказал президент.

Нанотехнологическая гонка, в которую сегодня включились все страны с развитым научно-техническим потенциалом, была порождена двумя, почти совпавшими по времени, выдающимися достижениями фундаментальной науки - открытием низкоразмерных углеродных наночастиц (фуллеренов и нанотрубок - частиц наномира с новыми уникальными физико-химическими свойствами) и сканирующего туннельного микроскопа (воспринятого как "глаза" и "руки" для активного общения с этим наномиром).

Что же такое нанотехнологии и почему их развитие так важно? Оказывается вещество, может иметь совершенно новые свойства, если взять от него очень маленькую наночастицу. Нанотехнологию можно определить как набор технологий или методик, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами. Частицы, размерами от 1 до 100 нанометров (1нм = 10-9 м) называют наночастицами. Использование характерных особенностей веществ на расстояниях порядка нанометров создает дополнительные, совершенно новые возможности для создания технологических приемов, связанных с электроникой, материаловедением, химией, механикой и многими другими областями науки. Получение новых материалов и развитие новых методик обещает, без преувеличения, произвести настоящую научно-техническую революцию в информационных технологиях, производстве конструкционных материалов, изготовлении фармацевтических препаратов, конструировании сверхточных устройств и т. д.

Когда речь идет о развитии нанотехнологий, в основном, имеются в виду четыре направления:

- изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;

- разработка и изготовление наномашин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу;

- непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего существующего;

- разработка перспективных наноматериалов с новыми свойствами.

Реализация всех этих направлений уже началась. Что конкретно это может принести в нашу жизнь? Не так уж и мало.

Медицина. Создание молекулярных роботов, которые устраняли бы все возникающие повреждения или предотвращая их, находясь непосредственно в организме человека. Возможность бессмертия людей, благодаря роботам, предотвращающим старение клеток.

Сельское хозяйство. Создание комплексов молекулярных роботов, которые будут воспроизводить те же химические процессы, которые происходят в живом организме, но более коротким путем. Это приведет к производству пищи, которое не будет зависеть ни от погодных условий, ни от тяжелого физического труда. Производительности хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и навсегда.

Промышленность. Замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления непосредственно из атомов и молекул.

Экология. За счет внедрения в атмосферу нанороботов, превращающих отходы деятельности человека в исходное сырье, произойдет устранения вредного влияния человека на окружающую среду.

Освоение космоса. Нанороботы, запущенные человеком в космос, могут сделать Луну и ближайшие к нам планеты пригодными для жизни.

Нанотехнологии в пространстве ИжГТУ

Пока все это больше похоже на отрывки из фантастических рассказов. Но, как говорится в небезызвестном фильме - "Москва не сразу строилась". Тем приятней, что Ижевский государственный технический университет становится одним из центров развития нанотехнологий в республике. С 27 по 29 июня 2007 года в Ижевском государственном техническом университете прошла Всероссийская конференция с международным интернет-участием "От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии".

Но не каждому известно, что в ИжГТУ уже с 1992 года (т.е. уже 15 лет) по инициативе декана приборостроительного факультета, профессора Юрия Демакова и заместителя декана по научной работе (ныне проректора по научной работе), профессора Владимира Алексеева на базе научных достижений Института прикладной механики УрО РАН и с участием ученых этого института проводится ежегодная студенческая научно-техническая конференция "Нанотехнологии, наноэлектроника и сканирующая туннельная микроскопия". Последняя такая конференция состоялась 22 ноября этого года.  Организатор конференции зав. отделом ИПМ УрО РАН профессор Юрий Шелковников отмечает, что целью конференции является получение студентами представления о нанотехнологиях, как о наборе технологий и методик, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами, т.е. методик регулирования структуры и состава вещества в масштабах 1-100нм. При этом студент приборостроительного факультета приобретает знания о наноэлектронике, задача которой состоит в получении электронных элементов с размерами порядка молекул, и в этом нанометровом диапазоне используются уже не корпускулярные (как в микроэлектронике), а волновые свойства электронов (описываемые уравнением Шредингера). Рассматриваются основной инструмент нанотехнологий - сканирующий зондовый микроскоп и основные достижения в области сканирующей туннельной микроскопии. Конференция проходит в виде информационных докладов студентов по данной тематике, при этом их содержание вписывается в учебный процесс кафедры "Радиотехника" (в частности, в форме экзаменационных вопросов).

Следует отметить, что исследования в области разработки нанотрубок и фуллеренов ведутся в ИжГТУ уже давно аспирантами и сотрудниками кафедры химии под руководством зав. кафедрой, профессора Владимира Кодолова. Успешно защищен ряд кандидатских и докторских диссертаций, интенсивно исследуются углеродные наноструктуры, развиваются технологии их синтеза, начинается практическое использование.