<<
>>

11.4.7. Нанотехнологии

Раздел, посвященный нанотехнологиям, дается в этом параграфе последним в силу особого междисциплинарного значения этого направления. В настоящее время многие специалисты в России и за рубежом полагают, что в ближайшие 10—20 лет самые крупные технологические нововведения будут связаны именно с напотех- нологиями.
Ожидается, что по масштабам воздействия на эконо­мику и другие сферы жизни общества они смогут стать со временем в один ряд с информационными и биотехнологиями.

Термин "нанотехнологии" характеризует в первую очередь характерные размеры взаимодействующих между собой объектов и расстояния между ними. Нанометр (нм) — это одна миллиард­ная часть метра, т.е. расстояние, которое в миллион раз меньше одного миллиметра. Для сравнения: расстояние между атомами кислорода и водорода в молекуле воды равно примерно 0,1 нм, Диаметр атома золота равен 0,3 нм, диаметр вируса гриппа состав­ляет приблизительно 70 нм, длина волны видимого света — при­мерно 500 нм. т.е. нанотехнологии имеют дело с характерными Длинами порядка размеров крупных молекул или расстояний между отдельными атомами в молекулах.

Теоретически возможность крупного технологического проры­ва при переходе на этот уровень была предсказана Нобелевским лауреатом Р. Фейпманом в 1959 г. Первым заметным шагом в этом направлении стало изобретение в 1981 г. сканирующего туннельного микроскопа учеными из швейцарского отделения корпорации IBM. Важное значение для достижения прогресса в рассматриваемом направлении имело также развитие вычислительной техники, позво­ляющей сегодня проводить сложнейшие модельные расчеты.

Практическое применение нанотехнологий в промышленности началось в середине 90-х гг. Сегодня основанные на них методы контроля качества поверхности используются при производстве ОТО-дисков и контактных линз.

Компания "Моторола" разработа­ла технологию изготовления плоских экранов повышенного каче­ства для мониторов и телевизоров на основе применения нанотру- бок, а компания "Америкэн ссмикондактр корпорейшн" — техно­логию получения более дешевых сверхпроводящих материалов. Специалисты широко обсуждают многие другие приложения, ко­торые могут оказать в перспективе сильное влияние на развитие экономики и других сфер деятельности и служат основанием для выделения крупных государственных ассигнований на проведение фундаментальных и поисковых исследований.

По мнению отечественных и зарубежных экспертов, существую! широкие перспективы использования нанотехнологий в различных областях хозяйственной деятельности [5, 14, 18—21,24,25,36,37. 42, 48, 49].

В обрабатывающей промышленности в будущем появится воз­можность синтезировать в нанодиапазоне из молекул исходные конструкционные блоки контролируемого размера и собирать из них более крупные структуры с заранее заданными свойствами и функциями. Это приведет к революции в производстве материа­лов, в том числе к созданию материалов, не имеющих аналогов в природе. Например, минуя традиционную механическую обработ­ку, могут быть сконструированы наноструктурированные метал­лические, керамические и полимерные материалы заданной фор­мы: ожидается создание высокопрочных покрытий для режущего инструмента и различных технологических приложений в элек­тронике и химической промышленности.

В области наиоэлектроники и компьютерных технологий мо­жет быть достигнут значительный прогресс в миниатюризации (вплоть до размера в 100 нм к 2010 г.), повышении скорости и производительности приборов и устройств по обработке информа­ции — входных датчиков, логических и запоминающих устройств, дисплеев и устройств передачи информации. Обсуждаются пер­спективы сборки с помощью нанотехнологий интегральных схем высокого уровня сложности и функциональности на основе даль­нейшей миниатюризации их активных полупроводниковых эле­ментов, а также объединения последних в трехмерные (много­слойные) структуры.

Возможно появление новых методов сверх­точной литографии, позволяющих наносить на поверхность золота линии шириной в несколько десятков молекул.

Другие прогнозируемые результаты могут быть связаны со снижением энергопотребления и стоимости микропроцессорных устройств, что даст возможность повысить в миллионы раз произ­водительность компьютеров; с созданием нейрокомпьютеров, на­много превосходящих по своим характеристикам лучшие образцы современной вычислительной техники; с появлением мощных из­лучателей с перестраиваемым спектром частот и широкополосных фотодетекторов с высоким КПД в оптоэлектронике; с разработкой более высокочастотных устройств связи, которые позволят увели­чить полосу рабочего диапазона примерно на порядок, что будет иметь важные последствия для бизнеса, военного дела, образова­ния и пр.; с массовым производством небольших, но в тысячи раз более емких, чем у выпускаемых сегодня устройств хранения ин­формации; с появлением интегрированных наносенсорных систем для сбора, обработки и передачи больших массивов данных при малых размерах, весе и потреблении энергии; с созданием образцов беспилотных средств транспорта и военной техники, управляемых с помощью высокопроизводительных компьютеров.

Медицинские приложения нового направления исследований будут во многом связаны с развитием нанобиотехнологий. Появят­ся новые методы точной доставки лекарственных препаратов к пораженным органам и тканям, тем самым повысится эффектив­ность создания и применения медикаментов, значительно расши­рится их терапевтический потенциал. Нанотехнологии позволят добиться существенного прогресса в области диагностики и лече­ния заболеваний на молекулярном уровне, в том числе раннего обнаружения онкологических заболеваний. Будут разработаны сред­ства точной адресной доставки лекарственных препаратов и мик­рохирургических инструментов к пораженным органам и тканям. Другие ожидаемые приложения включают: конструирование био­роботов, оснащенных бактериальными двигателями, и мини-фабрик По производству химических соединений и материалов с заранее заданными свойствами; создание искусственных иммунолотически совместимых органов и тканей; новые методы улучшения зрения и слуха; эффективные средства диагностики и лечения заболева­ний на ранней стадии развития.

В области аэронавтики и исследования космического простран­ства возможен значительный прогресс в конструировании лета­тельных аппаратов и космических станций за счет применения на- ноструктурных материалов, обладающих такими отличительными свойствами, как малый вес, высокая прочность, хорошая темпера­турная устойчивость. Представляет интерес перспектива переноса производства -наноструктурных материалов и систем в условия космоса. Среди других перспективных приложений для космоса эксперты также называют: потребляющие мало энергии, устойчи­вые к действию радиации высокопроизводительные компьютеры; защитные скафандры с покрытием из наноструктурных материа­лов, оберегающие космонавтов от экстремальных температур и других вредных воздействий.

Для энергетики и защиты окружающей среды нанотехнологии представляют интерес прежде всего с точки зрения возможностей повышения эффективности производства, хранения и передачи энергии на расстояние. Помимо этого существуют интересные перспективы применения нанотехнологии для снижения вредных выбросов в различных отраслях промышленности и на транспорте, производства роботов по уничтожению вредных отходов произ­водства, в том числе отработанного ядерного топлива и пр.

В биотехнологии и сельском хозяйстве ожидается появление принципиально новых путей производства новой химической и фар­мацевтической продукции на основе биосинтеза и биопроцессинга. Интеграция элементов биологической природы в синтетические материалы и приборы позволит придать им определенные биологи­ческие функции. Специалисты называют целый ряд перспективных направлений использования нанотехнологии в сельском хозяйстве, в том числе конструирование биодеградируемых удобрений и средств защиты от насекомых в растениеводстве; генетическая инженерия сельскохозяйственных растений и животных, доставка определен­ных генов и лекарственных препаратов к клеткам и пораженным тканям животных, изучение молекулярных механизмов устойчи­вости растений к нарушению солевых балансов и засухе.

Согласно оценке специалистов американской Корпорации кон­салтинговых ресурсов (CRC), продажи нанотехнологической про­дукции составили в 2002 г. примерно 200 млн долл. Ожидается, что к 2012 г. этот показатель увеличится до 25 млрд долл. По прогнозу FTM Consulting Inc. мировой рынок одних только произведенных на основе нанотехнологий интегральных схем достигнет 12,3 млрд долл. к 2009 г. и 172 млрд долл. к 2014 г. По некоторым другим прогнозам через 10—15 лет нанотехнологии будут влиять в той или иной мере на производство товаров и услуг в объеме свыше 1 трлн долл.

Национальные усилия по развитию НИОКР в области нанотех­нологии предпринимают в настоящее время более 30 стран мира. К началу 2003 г. во всем мире насчитывалось, по данным консуль­тационной фирмы CMP Cientifica, 440 компаний, работающих в области нанотехнологии. Около 230 из них приходится на долю США, 130 — на долю Европы и 80 — на долю Азиатско-Тихооке- анского региона. По мнению экспертов, США занимают лидирую­щие позиции в области синтеза наноструктур, изучения химиче­ских и биологических аспектов развития нанотехнологии. Япония добилась наибольших успехов в конструировании устройств и со­ставных структур в нанодиапазоне, а страны Западной Европы — в разработке нового инструментария и покрытий. Основным источ­ником финансирования являются в большинстве стран государст­венные ассигнования.

По существующим оценкам, примерно треть всех мировых НИОКР в области нанотехнологий приходится на долю ученых из США К финансированию, организации и координации этих работ подклю­чились в 90-е гг. Национальный научный фонд, национальные инсти­туты здравоохранения, министерство обороны и другие ведомства. В марте 1998 г. бывший советник президента по науке Дж. Г. Гиб­боне включил нанотехнологии в число пяти технологических направ­лений, которые будут определять перспективы экономического раз­вития в XXI в. В июне 1999 г. в конгрессе США прошли слушания на тему "Нанотехнологии: состояние и перспективы на следующее десятилетие". В 2000 г. силами межведомственной рабочей группы при Национальном совете по науке и технологиям был подготовлен специальный доклад "Национальная инициатива в области нанотех­нологии: путь к новой промышленной революции" [19].

В этом докладе отмечается, что для сохранения и повышения кон­курентоспособности национальной промышленности на мировом рын­ке необходимы инвестиции в НИОКР, которые позволят в будущем воспользоваться результатами инноваций в области нанотехнологии.

Принятая Национальная программа НИОКР в области нанотех­нологии носит междисциплинарный характер. В ней участвуют, помимо называвшихся выше, такие федеральные организации, как министерство энергетики. Национальное агентство по освоению космического пространства, министерство торговли, Национальный институт стандартов и технологии. Такая активность государства в развитии нового направления объясняется как многообещающими перспективами, так и тем, что для достижения многих целей в этой области может потребоваться 10—20 лет и более. Многие открытия в этой области еще не до конца понятны, не всегда воспроизводимы, требуют продолжения фундаментальных исследований, которые час­то являются слишком широкими, длительными, дорогостоящими и соответственно слишком рискованными для промышленных компа­ний. Кроме того, еще не сформировалась необходимая инфраструк­тура ННОКР в области нанотехнологий. Национальная программа призвана сфокусировать ресурсы на развитии научной кооперации, уменьшить дублирование усилий, поддержать развитие фундамен­тальных исследований, способствовать распространению информа­ции, передаче технологий из научных лабораторий в промышленность, привлечению в новую область молодых талантливых ученых.

С 2001 по 2004 г. Национальный научный фонд, министерство обороны и НАСА создали 24 специализированных исследовательских центра. Еще 5 таких центров создаются министерством энергетики. При поддержке Национального Научного фонда 13 университетов сформировали Национальную инфраструктурную сеть в области нанотехнологий. Еще одна Вычислительная сеть в области нанотех­нологий создана с участием 7 университетов. Количество пользова­телей этих коллективных сетей в 2004 г. превысило 6300.

Около 70% ассигнований направляется на проведение научных исследований в университетах, что одновременно преследует цель подготовки специалистов в этой новой перспективной области знаний.

Нанотехнологий вошли в число четырех межведомственных приоритетов ННОКР в рамках федерального бюджета на проведе­ние научных исследований и разработок в 2003—2005 финансо­вых годах, а ассигнования на эти цели достигли в 2005 финансо­вом году 1 млрд долл.

Помимо федерального правительства средства на проведение исследований в области нанотехнологий предоставляют отдельные американские штаты (в общей сложности около 100 млн долл.) и венчурные фонды (около 200 млн долл.).

Нанотехнологий входят и в перечень основных научно-исследо- вательских направлений шестой рамочной программы ЕС Framework.

Таким образом, нанотехнологий рассматриваются за рубежом как одно из самых перспективных направлений научных исследо­ваний и разработок на ближайшие два десятилетия. Ожидаемые в этом направлении результаты могут иметь важное самостоятель­ное социально-экономическое значение и помимо этого будут спо­собствовать прогрессу многих других направлений технологиче­ского развития, в том числе информационных технологий, биотех­нологий, производства новых материалов и др.

Понятно в этой связи и то большое внимание, которое уделяет­ся развитию нанотехнологий в России в Послании 2007 г. Феде­ральному Собранию Российской Федерации Президента России

В. В. Путина. Среди предлагаемых в этом направлении мер-------------------

стратегия развития наноиндустрии, которая определяет главные приоритеты и организационно-правовые механизмы создания не­обходимой инфраструктуры отрасли. На развитие нанотехнологий государство планирует выделить из федерального бюджета около 180 млрд руб. Управлять значительной частью этих средств в со­ответствии с готовящимся федеральным законом будет специаль­но создаваемая Российская корпорация нанотехнологий.

<< | >>
Источник: Под ред. В.М. Аньшина, A.A. Дагаева. Инновационный менеджмент: Концепции, многоуровневые стратегии и механизмы инновационного развития:Учеб. пособие. — 3-е изд., перераб., доп. — М.: Дело, — 584 с.. 2007

Еще по теме 11.4.7. Нанотехнологии:

  1. Итоговые вопросы к разделу VI
  2. Бочаров В.В.. Инвестиции. СПб.: — 176 с. (сер. "Завтра экзамен"), 2008
  3. Капферер, Жан-Ноэль. Бренд навсегда: создание, развитие, поддержка ценности бренда, 2007
  4. Предисловие к русскому изданию Настольная книга специалистов по брендингу
  5. Предисловие к третьему изданию Объединение бренда и бизнеса
  6. ЧАСТЬ ПЕРВАЯ.Почему брендинг является стратегическим
  7. ГЛАВА 1.Рассмотрим капитал бренда
  8. Рассмотрим капитал бренда
  9. Что такое бренд?
  10. Дифференциация между активами, силой и ценностью брендов
  11. Мониторинг капитала бренда
  12. Добрая воля : соединение финансов и маркетинга
  13. Как бренды создают ценность для потребителей
  14. Как бренды создают ценности для компании