Одними из наиболее перспективных и многообещающих направлений науки и производства в настоящее время являются нанотехнологии. Этот термин в последние годы стал использоваться довольно часто, однако мало кто знает, что под ним следует понимать на самом деле.
Нанотехнологии стали развивать в мире относительно недавно. При этом название данной отрасли как нельзя точно отражает ее суть. Приставка «нано» имеет греческие корни и означает одну миллиардную долю. Соответственно, речь идет о технологиях работы с предельно малыми объектами.
В целом же под нанотехнологиями следует понимать создание и использование материалов и технических конструкций, имеющих фрагменты от 1 до 100 нанометров (1 нанометр составляет одну миллиардную долю метра). Таким образом, возможно формирование технических систем с высокой точностью и обладающих крайне малыми размерами.
На сегодняшний день научные исследования нанотехнологий и практическое внедрение их в производство и повседневную жизнь являются важной задачей для многих стран мира, поскольку их применение открывает новые технологические горизонты в плане создания материалов, обладающих уникальными свойствами.
Признанными лидерами в данной сфере считаются США, Германия, Япония. Прорывными темпами развиваются нанотехнологии и в Китае. Россия не входит в число лидеров данной отрасли, однако и в нашей стране их развитию уделяется особое внимание.
Наноматериалы
Важнейшей составляющей нанотехнологий являются наноматериалы. Под ними следует понимать вещества, созданные с применением соответствующих технологий, которые обладают особыми и уникальными свойствами.
К наноматериалам могут относиться частицы и элементы, размер которых не превышает 100 нанометров.
Международное научное сообщество установило следующие виды данных материалов в зависимости от их форм, свойств и функционального назначения:
- нанокристаллы;
- нанокластеры;
- наночастицы;
- нанотрубки;
- нановолокна;
- наноленты;
- нанодисперсии;
- наноструктурированные пленки;
- нанопористые структуры.
Следует понимать, что нанотехнологии являются относительно новым направлением мировой науки, поэтому на данный момент идет активное изучение и перечень, приведенный выше, в будущем может быть пополнен.
Наноматериалы являются некими «кирпичиками» для создания уникальных технических конструкций малых масштабов.
Сфера применения
Особо малые материалы обладают электромагнитными тепло- и электропроводными свойствами, в значительной мере отличаются от тех, которые проявляют массивные объекты того же химического состава. Кроме этого, наноматериалы крайне активны и могут взаимодействовать с веществами органической природы (например, белки, нуклеиновые кислоты, клеточные структуры).
В целом, многие свойства наноматериалов до сих пор не изучены, но даже те, о которых мы имеем представление, позволяют использовать их в различных сферах науки и техники. Полностью перечислить зоны применения невозможно, поскольку потенциал нанотехнологий огромен, однако все же следует выделить следующие из них:
- медицина;
- генная инженерия;
- биология;
- робототехника;
- энергетика, в том числе и альтернативная;
- электроника;
- информационные технологии;
- оптика.
Краткая история развития
После появления мощных электронных микроскопов ученые смогли визуально определить параметры микромира. Однако сам термин «нанотехнологии» в современном контексте был введен в 1974 году японским физиком Норио Танигучи.
Длительное время вопросы, связанные с нанотехнологиями, рассматривались исключительно в теоретической плоскости, однако в 1998 году им нашлось практическое применение. Именно тогда ученый из Нидерландов Сиз Деккер создал первый транзистор, состоящий из нанотрубок. С этого времени началось активное применение нанотехнологий в различных отраслях науки и техники.
Общий обзор состояния нанотехнологий в России
В отличие от стран западного мира, активно приступившим ко внедрению нанотехнологий в 90-е годы прошлого века, в России подобные исследования начались приблизительно на 10 лет позже. Во многом это связано с тем, что наша страна в это время переживала период политической и экономической нестабильности, а развитие высоких технологий в данных условиях не являлось приоритетным направлением.
Кроме этого, в отставании России сыграло свою роль и такое явление как «утечка мозгов», когда наиболее перспективные специалисты уезжали из страны по причине недостатка финансирования своих проектов и общей невостребованности.
Государство обратило внимание на развитие этого направления только в 2000 году. Однако его использование предполагалось для нужд ОПК. О нанотехнологиях как потенциальной отрасли экономики заговорили лишь в 2007 году. В этот период был принят ряд государственных программ, которые предусматривали финансирование и поддержку научных исследований и производств.
В том же году была основана Российская корпорация нанотехнологий. Именно она является ведущим игроком в отрасли на данный момент. Задачами корпорации являются поддержка и софинансирование проектов в сфере нанотехнологий. Руководство АО «РОСНАНО» определило перечень приоритетных отраслей, развитие которых является жизненно важным для отечественной экономики. К ним следует отнести следующие направления:
- энергоснабжение;
- солнечная энергетика;
- биотехнологии;
- медицина;
- нано- и оптоэлектроника;
- машиностроение.
Предприятия наноиндустрии
Большое значение придается нанотехнологиям, которые могут найти применение в различных проектах, связанных с развитием инфраструктуры.
На сегодняшний день по распоряжению правительства РФ от 7 июля 2011 года № 1192-Р функционирует реестр производителей товаров и услуг, которые относятся к наноиндустрии. На конец 2019 года в данном перечне содержатся более 700 предприятий различных организационно-правовых форм с подтвержденным статусом.
Наиболее успешные фирмы, использующие нанотехнологии в производстве:
- ПАО «Микрон»;
- ООО «Ульяновский центр трансфера технологий»;
- АО «ФНПЦ «Алтай»;
- АО «Научно-производственное предприятие «Алтик»;
- АО «Научно-исследовательский институт физических измерений»;
- ОАО АХК «ВНИИМЕТМАШ»;
- ООО «Биосан»;
- ОАО «НПП КП «Квант»;
- НПК «Технологический центр МИЭТ»;
- АО «Инновационный центр «Буревестник».
Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Наноиндустрия.
