Главная
страница 1страница 2 ... страница 7страница 8
скачать файл

Кристиан Жоаким Лоранс Плевер

Нанонауки. Невидимая революция



Введение

Чудеса вокруг нас

Авторы книги приглашают читателя погрузиться в бесконечно малое, чтобы, донырнув до самого «дна», развлечься игрой с одиночными атомами или отдельными молекулами. У всех нас нет никакого опыта обращения с такими объектами, как с разрозненными единицами: уж слишком они малы, чтобы перебирать их поодиночке. В самом деле, каковы размеры атома? Их приходится измерять в десятимиллиардных долях метра, то есть в десятимиллионных долях миллиметра. А как должен вырасти атом, чтобы мы, скажем, или вы, наш читатель, стали величиной с планету? Так вот, тогда атом был бы шариком с диаметром в миллиметр. А если бы он стал величиной с комнату, то мы или вы доставали бы головой до Солнца. Атом столь мал, что его нельзя увидеть не только невооруженным глазом, но и в любой самый мощный оптический микроскоп.

Однако в 1981 году ученые изобрели микроскоп нового типа, работавший на основе туннельного эффекта. Этот новый прибор позволял выводить изображения одиночных молекул и атомов на экран компьютерного монитора. Справедливости ради стоит упомянуть, что первые изображения атомов на люминесцентных экранах электронно лучевых трубок были получены много раньше, еще в 1950 е годы, на так называемых «электронных» микроскопах. Однако туннельный микроскоп отличался тем, что с его помощью можно было не только увидеть атом, но и «дотронуться» до него – и даже, надавив на атом малюсенькой иголочкой, переместить его туда, куда вам заблагорассудится. Обыкновенно, когда вы трогаете какую то вещь, миллиарды атомов ваших пальцев входят «в соприкосновение» с миллиардами ее атомов. Но игла туннельного микроскопа настолько тонка, что способна прикоснуться только к одному атому. Значит, если дотронуться сначала до одного атома, потом той же иглой придвинуть к этому атому еще один, потом еще один и так далее, то за некоторое время и через некоторое количество шагов можно получить небывалые сочетания атомов, в том числе и сильно непохожие своей «архитектурой» на те атомные скопления, которые встречаются в «обычной», нетронутой человеком, природе. Иначе говоря, эта игла оказывается продолжением пальцев ученого или инженера.

Так что туннельный микроскоп вносит существенные перемены – или некоторую сумятицу – в наши взаимоотношения с веществом, с материей. Он превращается в рабочий инструмент, «орудие физического труда», и тогда становится возможным совершенно новый технологический подход: обращение с атомами как с кирпичами и созидание из атомов все более величественных сооружений, только не по камешку или кирпичику, а атом за атомом. Вплоть до построения крошечной машины, которая, однако, будет способна работать примерно так же, как и механизмы привычных нам размеров. Причем этот новый подход к конструированию аппаратуры по праву можно назвать восходящим – по направлению он уж точно противоположен давно привычной миниатюризации.

Представим себе, например, что мы построили куб в миллион раз меньший песчинки, с ребром длиной примерно в один нанометр, то есть в миллиардную долю метра. Чтобы соорудить такой нанокуб, понадобится примерно шестьдесят атомов. И это возможно при помощи туннельного микроскопа и «нанотехнологии» – так называют «восходящее» созидание из отдельных атомов: атом приставляется к атому, потом на них ставится еще один и так далее, пока не будет получен желанный результат. Прибегнув к более привычному «нисходящему» созиданию, то есть миниатюризации, можно получить тот же нанокуб – достаточно убрать из кубика с ребром в один сантиметр сто миллиардов миллиардов атомов. Всего то.

Следовательно, нанотехнология, по сути дела, есть способ (еще один) сбережения материальных ресурсов. Со временем, однако, определение нанотехнологии стало более гибким или, лучше сказать, расплывчатым: теперь уже чаще говорят не о нанотехнологии, но о нанотехнологиях, и это множественное число объемлет не только умение манипулировать материей, передвигая атом за атомом, но и все прочие приемы, позволяющие создавать объекты с точностью, измеряемой нанометрами, пусть даже в производственном процессе задействованы не считаные единицы, а многие миллионы и миллиарды атомов.

Но как же это нас угораздило, начав с нанотехнологии как таковой, то есть с разработки все новых и новых приемов манипуляции одиночными атомами, оказаться перед такой грудой или кучей нанотехнологий, сыплющихся в наши дни как из рога изобилия или мешка Деда Мороза? Об этом пойдет речь в первой главе, где будет рассказано о невероятной, невообразимо запутанной политической операции, которая представляла собой беспорядочную череду стычек, боев и затяжных сражений за влияние, деньги и победу над соперниками. Однако эта небезболезненная суета за несколько лет вернула все к исходной точке, на круги своя, обратившись к нанотехнологии в ее первичном значении или скорее наброске такового. Нынешние нанотехнологии основываются на тех же технологических принципах, которые существовали и до изобретения туннельного микроскопа, но доводят миниатюризацию до предела, когда волей неволей приходится измерять допуски и посадки в нанометрах. Уже вполне обычными кажутся устройства с габаритами в десятки нанометров, а это значит, что речь идет о немногих тысячах атомов. О таких малюсеньких чудесах рассказывает глава 2, в которой прослеживается захватывающая история миниатюризации, изобиловавшая многими драматичными приключениями; особое внимание будет уделено путеводным вехам процесса, который часто путают, напрасно и ошибочно, с нанотехнологией.

Изложение истории собственно нанотехнологии начнется с главы 3. Физики издавна мечтали о возможности подобраться как можно ближе к отдельному атому или к одиночной молекуле. Изобретение туннельного микроскопа превратило эти грезы в явь. Отныне и впредь ученые вольны добираться до молекулы и изучать ее, словно дотрагиваясь до нее пальцем. Пока можно говорить лишь о первых плодах, сорванных первопроходцами этого материального мира «на самом дне». Теперь физики пытаются выяснить, подчиняются ли явления, наблюдаемые при использовании нанометрической измерительной шкалы, уже известным законам природы или же они ставят под вопрос прежние представления о физике.

Располагая туннельным микроскопом, можно – заведомо! – построить, укладывая атом за атомом, любые молекулы любой структуры, как существующие в природе, так и воображаемые! Правда, синтез новых молекул давно уже никакая не невидаль. Этим занимаются изо дня в день сотни лабораторий, разрабатывающих красители или лекарства… Однако эти новые молекулы производятся миллиардами и миллиардами единиц за раз (в одной капле воды содержится более 1500 миллиардов миллиардов молекул!). А вот молекула, построенная с помощью иглы туннельного микроскопа, всего одна.

Вооружившись туннельным микроскопом, физики и химики при случае тоже создают новые молекулы, если это, например, помогает создать новые наномашины, новые механические двигатели или новые вычислительные устройства, еще меньшие по размерам, чем существующие. И этот восходящий подход – весьма многообещающ: уже исследуется возможность функционирования удивительнейших сверхкрошечных машин, состоящих, в сущности, из одной единственной молекулы, и мы поговорим в главе 4 о том, какими будут следующие поколения механизмов этого рода и на каких сборочных линиях их будут собирать.




Полученное с помощью туннельного микроскопа изображение 51 атома золота (и еще одного атома, химическую природу которого выяснить не удалось) на поверхности кристалла золота. Атомы выглядят бугорками высотой 0.15 нм (нанометр – миллионная доля миллиметра). Каждый из этих атомов был перемещен иглой микроскопа, с тем чтобы образовалась надпись: NANO (нано). При точности позиционирования порядка 0,05 нм наименьшее расстояние между соседними атомами разных букв равно 1,2 нм. Надпись, подстановкой атома к атому, создали специально для настоящей книги и под руководством ее автора на низкотемпературном микроскопе компании Createc исследователи Соэ Вэ Хё и Карлос Мансано из группы Atom Technology института IMRE при агентстве A*STAR в Сингапуре. Размеры изображения: 10 x 30 нм

Настанет, можно не сомневаться, такой день, когда будут возведены куда более величественные сооружения, например те молекулы, без которых невозможна жизнь, такие как ДНК, белковые молекулы или молекулы клеточных мембран. Но, положим, все это достигнуто, сборочные линии молекул налажены, что дальше? Не окажется ли тогда сама жизнь на грани, за которой следует этакая музеификация, превращение всего живого в подобие исторического памятника, а то и в пережиток прошлого? Жизнь во всех ее формах нас очаровывает и зачаровывает, мы воспринимаем ее как нечто священное. Где же скрыта сущность жизни, если не в монументальном нагромождении атомов, образующих живую клетку? Поисками ответов на подобные вопросы мы займемся в главе 5, где, среди прочего, обсудим и то, есть ли какие то шансы на осуществление дерзкой (или глупой) мечты о творении жизни «из ничего».

Нанотехнологии ставят перед нами и другие тревожные вопросы: а что, если наномашины станут настолько самостоятельными, что вздумают отделаться от нас? А вдруг они будут отравлять или загрязнять окружающую среду? О нанотехнологиях много и ожесточенно спорят, но, несмотря на все словопрения и вопросы, возникающие в связи с техническим прогрессом, плоды его не бывают только горькими или исключительно сладкими: скорее уж уместно говорить о балансе между выгодами и неудобствами его достижений. Отчитаться об упомянутых спорах мы попробуем в главе 6 и там же попытаемся выяснить, чем грозит использование подобных бесконечно малых механизмов.

Авторы намерены рассказать о том, что такое на самом деле эти пресловутые нанотехнологии, и поделиться своими размышлениями о научных и технических следствиях этого сравнительно нового явления. Поэтому желающим прочесть предлагаемую книгу мы советуем вспомнить о тяге к познанию, присущей человеку. Чаще она устремлена к чему то непомерно большому – к звездам или галактикам. Но ведь чудесно все беспредельное и бесконечное – малое или огромное. И, наверное, потому чудеса в этом мире не кончатся никогда.



Глава 1

Афера с расхищением

В 1980 е годы нанотехнологии, казалось бы, предлагали выход мечтателям, озабоченным будущим планеты. Тогда стало очевидно, что с расточительностью пора покончить или она покончит с нами: слишком уж много энергии и вещества тратится на производство всех наших машин. В самом деле сейчас, для того чтобы изготовить один микропроцессор, необходимо сжечь 240 кг ископаемых энергоносителей, истратить 22 кг различных химических соединений и 1500 л воды. На производство одного маленького ключа шины USB (такая шина есть в любом компьютере) расходуется 250 л воды и множество химических веществ, преимущественно синтетических и, как правило, загрязняющих среду обитания1.

От нанотехнологии, бывшей еще в колыбели и только начинавшей что то лепетать, ожидали, что она избавит промышленность от алчного поглощения природного сырья и других материалов и введет нашу цивилизацию в эру устойчивого развития2. Так думал тогда не только один из авторов этой книги, о том же грезили и другие исследователи. Подобно тому, как Французская революция затевалась ради третьего сословия, я надеялся, что примерно то же произойдет с, так сказать, «сословием мелким», причем на всей планете, и эта перспектива виделась мне осуществлением юношеских мечтаний. Меня увлекало нахождение все новых и новых технологий, не причинявших ущерба окружающей среде и применимых в любой и каждой отрасли промышленности. К примеру, я обратил внимание на работы Кевина Алмера, директора исследовательского отдела фирмы Genex. Он предвидел возможность производства ультраминиатюрных электронных микросхем на основе белков, синтезируемых генетически запрограммированными бактериями. Этот ученый, в сущности, предсказал появление съедобных микропроцессоров! В тот же мой список попали и работы американского химика Ари Авирама, сотрудника принадлежащих компании IBM и расположенных близ Нью Йорка исследовательских лабораторий Т. Дж. Уотсона. Авирам предложил так уменьшить размер электронного компонента (например, транзистора), чтобы он помещался в молекуле. Он даже попытался создать электронный переключатель на одной молекуле, прерывающей электрический ток, – иначе говоря, электронный молекулярный выпрямитель, пропускающий ток только в одном направлении.

Рассуждая в том же направлении, Форрест Картер, американский химик, работавший в военно морской исследовательской лаборатории NRL, решил, что просто уменьшать отдельные электронные компоненты – недостаточно: хорошо бы загнать весь электронный узел в несколько молекул. Или заставить скопление из нескольких молекул вести себя как усилитель или микропроцессор. Если бы это удалось, то микроэлектроника превратилась бы в «наноэлектронику», и воздействие электронной промышленности на окружающую среду стало бы более щадящим.

Кроме меня поисками альтернативных и не столь пагубных для окружающей среды технологий занимались и другие исследователи. Эрик Дрекслер, молодой инженер, трудившийся в Бостоне, в Массачусетском технологическом институте, знаменитом MIT, смог вообразить и иные варианты электронных схем молекулярного размера. В своей книге «Движители творения»3, опубликованной в 1986 году, Дрекслер описал молекулярные машины будущего, правда, довольно отдаленного: они будут перерабатывать отходы, производить энергию и очищать воду. Эти механизмы, ужавшиеся донельзя, то есть до самых минимальных объемов, занимаемых считаными молекулами, переведут нашу цивилизацию в эру молекулярной технологии.

Но эти красивые мечтания уповали на нанотехнологию в широком смысле; иначе говоря, имелись в виду те же привычные приемы изготовления маленьких и все сильнее уменьшающихся устройств, разве что масштаб миниатюризации доводился до естественного предела: меньше молекул только отдельные атомы, ну и элементарные частицы. Дальше дороги нет – развитие упрется в неодолимую преграду и, значит, оборвется. Приходится признать, что дела пошли скорее в этом направлении, и сегодня упоминание нанотехнологии уже не будит надежд на появление промышленности, которая бы бережнее расходовала планетарные ресурсы. Напротив, обостряются опасения: а не отравит ли нас нанотехнология? А что, если она выйдет из под нашего контроля? Мы еще вернемся к этим вопросам в главе 6. Но как же это мы дошли до жизни такой? Почему, начав со столь радужных экологических грез, мы пришли к разочарованию и недоверию? Попытаемся же разобраться, откуда взялось это явление, которое уместнее всего назвать «нанопузырем». Тогда мы, может быть, поймем, почему так менялись оценки нанотехнологий.



А КАК НАСЧЕТ ПОЛИТИЧЕСКОЙ ОКУПАЕМОСТИ?

Казалось, что все должно пойти гладко, покатиться как сыр по маслу. Итак, в 1980 е годы мы оказались на пороге приключения по имени «Нанотехнология». Нашлись ученые и исследователи, к числу которых принадлежал и я, решившие, что молекулы могут выполнять работу электронных схем, и тем самым начавшие возделывать ту ниву молекулярной электроники, на которую первым вторгся Ари Авирам. И тут как раз, очень кстати, появился совершенно невероятный по своим возможностям инструмент: изобретенный в 1981 году туннельный микроскоп не только «видел» атомы и молекулы, но и, что куда поразительнее и много нужнее, умел «передвигать» их, то есть позволял манипулировать отдельными атомами и по одному приставлять их друг к другу; эта способность нового прибора была обнаружена в 1989 году. Тогда уже имелись результаты первых экспериментов с одиночными молекулами. Большого шума опыты эти, однако, не наделали, и лучшие ученые зачастую поглядывали на туннельный микроскоп свысока и с недоверием. Особенно этот скептицизм был силен в Европе. Сама же нанотехнология оставалась занятием потайным, а то и засекреченным. В 1995 году манипуляциями на атомном уровне занимались только пять коллективов: три в США, один в Европе и один в Японии. Мне повезло: я успел поработать с Ари Авирамом, а потом попал в команду первопроходцев, одну из самых первых. Вожаком там был Джим Гимжевски, из лаборатории IBM в Цюрихе, заставлявший наш туннельный микроскоп манипулировать со все более и более громоздкими молекулами. Время шло, народу как то почти не прибывало, и все же мы шли вперед и совершали, зачастую нечаянно, важные открытия; о кое каких любопытных находках нашего коллектива будет рассказано в главах 3 и 4. Вроде бы эти работы должны были идти своим чередом, но не тут то было.

Вместо этого в середине 1990 х годов развернулся совсем другой процесс. И скорее политический, чем научно исследовательский. Все началось с Соединенных Штатов, где лоббисты разного толка убедили конгресс и администрацию Клинтона запустить программу, известную как «Даблэн Ай», то есть «Национальная нанотехнологическая инициатива» (NNI). Если приглядеться к тому, как зарождалась эта программа, станет ясно, как и почему нанотехнология, дойдя до некоторой развилки, отказалась от следования первоначальным курсом и, свернув в сторону, отбросила и первоначальный предмет исследований (манипуляции с одиночными атомами), а также те мечты, ради осуществления которых она была рождена (экотехнология). Встав на дорогу, указанную программой NNI, нанотехнология превратилась в нанотехнологии, сразу же нацелившиеся на захват техносферы, сначала в США, а потом и во всем мире.

В июне 1992 года задули ветры, благоприятствовавшие экотехнологии. Сенатор от штата Теннесси Альберт Гор побывал на Втором мировом саммите, состоявшемся в Рио де Жанейро. Мероприятие задело и без того экологически настроенного политика за живое, и, вернувшись в Вашингтон, сенатор организовал слушания в сенате на тему «Новые технологии для устойчивого развития». Выступали лучшие американские специалисты, в том числе Эрик Дрекслер. Его книга пользовалась бешеным успехом. В самом деле: если в отправной точке – в 1986 году – сама возможность манипуляции одиночными атомами, требующаяся для создания нанопроцессоров и других наномашин, представлялась чистой фантазией, и многие сведущие люди сомневались в том, что нечто подобное в принципе возможно, то в 1989 году уже было известно, что туннельный микроскоп позволяет экспериментатору произвольно менять местоположение атома. И этим достижением мы обязаны Эрику Дрекслеру. 26 июня 1992 года его пригласили выступить перед комиссией американских сенаторов, собранной Алом Гором. Речь его поразила слушателей трезвостью и даже сухостью. Законодатели узнали, что, передвигая молекулу за молекулой, можно построить машину и что подобные приемы молекулярного машиностроения обещают со временем превратиться в такую технологию, которая окажется и надежнее и действеннее всех нынешних технологий. Чтобы сенаторы поняли, что его утверждения не голословны, но опираются на солидные научные основания, докладчик ловко вставил в речь имя Роберта Фейнмана, лауреата Нобелевской премии по физике. Процитировав прославленного физика, который в одном из своих выступлений обмолвился о промышленном производстве нанометрического масштаба, Дрекслер заодно придал своему проекту историческое измерение: вот, сам Фейнман говорил о наномеханизмах еще в 1959 году! А чтобы задеть национальную гордость и воззвать к духу соперничества, Дрекслер, как бы походя, сообщил, что японцы уже ассигновали солидные суммы на исследования манипуляций с одиночными атомами.

Обдумав услышанное, Ал Гор поддержал Эрика Дрекслера, благо что достаточно полное представление о том, что Дрекслер задумал, можно было составить из ответов ученого на заданные ему вопросы. Дрекслер объяснял, что речь идет не просто о дальнейшей миниатюризации в духе того развития, который наблюдается в микроэлектронике. За несколько минут коротко и ясно он нарисовал перспективы производства «молекуломашин»: подбираясь к отдельным атомам и молекулам, нанотехнология будет создавать такие устройства, которые сумеют перемещать их поодиночке и затем строить из них какие угодно агрегаты, в том числе и работоспособные. Вслед за описанным эпизодом была создана группа давления: эти лоббисты отстаивали идею устойчивого развития технологии, а Эрик Дрекслер выступал в роли этакого проповедника или скорее современного Жюля Верна, охотно делившегося своими технологическими предвидениями. Он даже основал общество прорицателей, назвав его Институтом предвидения (Foresight Institute ); организация эта обосновалась в Калифорнии.

Тем временем – Эрик Дрекслер правду говорил – японское правительство реализовывало программу исследований, в ходе которой японцы должны были научиться манипулировать атомами и тем самым обеспечить будущее своей микроэлектронной промышленности. Не то американцы уйдут вперед! И японцы добились невероятных успехов! Масакура Аоно, который работал в исследовательской лаборатории, финансировавшейся из государственного бюджета и занимавшейся миниатюризацией микросхем, изучал возможности создания электронных устройств атомарного размера. При этом он сумел сказать новое слово в искусстве гравюры: удаляя при помощи туннельного микроскопа атом за атомом с поверхности кремниевого кристалла, Аоно превзошел всех мастеров книжной миниатюры. С тех пор японцы и американцы шли – и продолжают продвигаться – голова в голову и ноздря в ноздрю.

Вернемся к политике. Билл Клинтон, избранный президентом в 1992 году, возложил заботы о новых технологиях на своего вице президента Ала Гора. Соединенным Штатам в то время пришлось отвечать на множество вызовов. Завершение «холодной войны» поменяло приоритеты американской научно исследовательской деятельности: страна должна была справляться с новым соперничеством, оживившимся во всем мире. Надо было не только удержать превосходство в военной науке, но и печься о научно исследовательских программах, долженствующих повышать благосостояние и уровень потребления гражданского населения. Электронные отрасли промышленности Японии и Южной Кореи чувствовали себя как нельзя лучше, и зрелище чужой удачи не давало спокойно спать их американским конкурентам. Чтобы поддержать американскую науку, надо было подкормить университеты: оборудование, на котором работали исследователи, потихоньку ветшало. Прорабом на стройку, которая должна была перепахать всю организацию научно исследовательских работ в США, назначили Ала Гора, и его проекту нужны были деньги, все больше денег. Вдохновляясь величественной научной программой, принятой президентом Рузвельтом в конце Второй мировой войны, Ал Гор к августу 1994 года обнародовал доклад со своими выводами, снабдив документ звучным названием «Наука на службе страны» (Science in the National Interest ).

Защищал ли Ал Гор экотехнологический проект, породивший столько восторгов в его окружении? Увы, в его отчете не обнаруживается никаких упоминаний об устойчивом развитии, не считая пары другой туманных намеков… Увлеченность экологией, которой любил щегольнуть вице президент, куда то и как то походя испарилась4. Вместо поддержки изучения манипуляций с атомами и молекулами, дабы в будущем, на основе этих исследований, создать промышленность, бережнее относящуюся к окружающей среде, доклад Гора провозглашал стратегическую важность нанотехнологий для текущего промышленного развития США! То есть нынешней американской промышленности! Да, нанотехнологиям приписывалась ключевая важность, но не в деле устойчивого развития планеты, а для ближайшего будущего микроэлектронной, химической и фармацевтической промышленности. Ну и чем это обернулось в последующие годы?

Уж слишком многое было поставлено на кон в затее с реорганизацией научно исследовательских работ в США и слишком уж много средств предполагалось отпустить из государственного бюджета, чтобы предприимчивые люди остались безучастными к новому делу. И в бойницах показались лоббисты промышленников, давая знать, что своего то они не упустят и, следовательно, в докладе должны быть учтены интересы существующей индустрии. Тяготевшая к Алу Гору группа давления «за устойчивое развитие», в которой право выбора резервировалось за Эриком Дрекслером, вынуждена была уступить могучим соперникам. За два года ореол, окружавший Эрика Дрекслера, сильно поблек. На него нападали многие ученые, упрекавшие его – небезосновательно – в том, что его работы не опираются на серьезную научную базу. А некоторые американские журналисты начали сравнивать его с гуру, возглавляющим секту, считая таковой его Институт предвидения. Мало помалу и влияние Дрекслера, и доверие к нему сходило на нет.

Промышленное лобби нашло своего глашатая и стойкого приверженца в лице Майкла Роко. Этого бывшего преподавателя механики в 1990 году назначали руководителем отдела проектирования и разработок американского научного ведомства (официальное название – Национальный фонд науки – NSF ). В 1995 году по его почину было принято решение начать исследования наночастиц, а также наноматериалов, которые, быть может, удастся получить по ходу этих работ. Указывая на эту программу, он потребовал зажечь перед ним зеленый свет, и директор NSF Нил Лейн, профессор из Университета Райса в штате Техас, пошел Роко навстречу. Сам Лейн в 1998 году стал советником по науке при президенте Билле Клинтоне. Майкл Роко, рассудительный и цепкий университетский профессор, упорно воевал долгих пять лет за право определять облик американских нанотехнологий. На его взгляд, молекулярные заводы Эрика Дрекслера – пустые россказни, а нанотехнология, если под таковой понимать некую молекулярную технологию, неосуществима. Тем самым он встал на сторону тех ученых, которые выступали за нисходящую логику, то есть за дальнейшее продолжение миниатюризации, и отказывали прочим подходам в праве на существование. Нанотехнологии, считал Роко, объемлют все технологии миниатюризации, более или менее приближающиеся к шкале, измеряющей расстояния в нанометрах.

В начале 1997 года на связь с Майклом Роко вышел советник президента Клинтона по экономическим вопросам Том Калил. Советник прочел доклад Ала Гора и смог оценить экономические выгоды, которые сулили будущие нанотехнологии. С помощью Тома Калила Майкл Роко сколотил рабочую группу, и та, за два года потуг, зачала проект, превратившийся позднее в Национальную нанотехнологическую инициативу (NNI ). Кроме того, он поработал с дюжиной агентств, что должны были финансировать нанотехнологии в США. В итоге получившийся проект устраивал всех и, самое главное, не давал повода для нападок сенаторам, которым наверняка хотелось потратить деньги налогоплательщиков на какие то иные программы.

В сущности, охочих широко распахнуть свои кошельки в ответ на призыв субсидировать нанотехнологии нашлось немного, даже среди тех, кто признавал стратегическую важность новшества. Чтобы переубедить несговорчивых сенаторов, Нил Лейн решил было соблазнить их мечтаниями о молекулярной технологии, самым коренным образом отличающейся от всего, что существовало до сих пор, и ради этого даже ссылался на книгу Эрика Дрекслера. Но Майкл Роко бдительно следил, чтобы в программу NNI не попало ни слова о каких нибудь молекулярных машинах в духе Дрекслера. Промышленное лобби свое дело знало и потрудилось на славу, так что 11 марта 1999 года на собрании, в котором участвовали Майкл Роко, Нил Лейн и Том Калил, было наконец объявлено о начале осуществления программы NNI.

Первоначальный бюджет NNI, объявленный на 2000 год, составил 300 млн долларов США, однако некоторые сенаторы не успокоились. Сумма казалась им слишком незначительной, чтобы уберечь американские научные открытия в области технологии от зарящихся на чужое японцев, которые, отталкиваясь еще и не от своих достижений, чего доброго, так разовьют новые технологии, что обгонят Соединенные Штаты. Соперничество жесткое: чего там, бюджет следует хотя бы удвоить! В конце концов, увеличиваясь с каждым годом, бюджет NNI дорос в 2005 году до 970 млн долларов. Программа устояла и перед всеми политическими переменами в Вашингтоне. В проекте бюджета на 2008 год, который внес в конгресс президент Джордж Буш, в строке NNI значится уже 1,447 млрд долларов. И так ли уж важно, останется тема устойчивого развития в программе Национальной нанотехнологической инициативы или же нет, ведь к ней проявил интерес сам президент Буш…

ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ФИНИШ УСТОЙЧИВОГО ИНДУСТРИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

22 июня 1999 года, вскоре после запуска NNI, финансами программы заинтересовалась палата представителей. Конгрессмены устроили новые слушания, пригласив к участию в них, в частности, Ричарда Смолли, профессора химии Университета Райса, штат Техас. В 1996 году Смолли получил Нобелевскую премию по химии за открытие фуллеренов, и воспоследовавшая за этим поощрением слава помогла ему так себя поставить, что вокруг него сформировалась уже третья группа лоббистов. Ради дела NNI премия по химии превратилась в Нобелевскую премию по нанотехнологиям и стала острым штыком в руках некоторых представителей химического сообщества. В смекалке этому Смолли не откажешь. Во всех своих выступлениях в палате представителей, за время с июня 1999 го по апрель 2002 года, он обыгрывал проблемы важные и задачи трудные, но в то же время хорошо известные широкой общественности, и, начав рассуждение, например с энергетических ресурсов или борьбы против рака, плавно переходил к наноматериалам, а затем и к нанотехнологиям. Нимб нобелевского лауреата, светившийся вокруг его умной головы, помогал Смолли усиливать ту тенденцию, которую в качестве приманки начал использовать еще Майкл Роко, а именно, перевод доброй доли материаловедения под эгиду нанотехнологии. Выдерживая эту линию, он преуспел в финансировании работ всех американских исследователей, занимавшихся химией и материаловедением.

Члены комитета, ответственные за программу NNI, и ученые, присутствовавшие на заседании, где определялась ее судьба, решительно обкорнали красивый замысел устойчивого развития, так увлекавший некогда Ала Гора. Отныне NNI сводилась к весьма неопределенной и широкой программе исследований самых разных материалов (включая те, что пригодятся в микроэлектронике) и новых видов топлива и даже включала биотехнологические разработки. Само понятие нанотехнологии подверглось переопределению: вместо единственного числа появилось множественное, и такое размашистое, что теперь совокупность нанотехнологий объяла весьма непохожие технологические приемы и очень удаленные друг от друга области. Эрик Дрекслер остался вне игры, а в 2003 году Ричард Смолли потребовал от него, публикуя статьи в газетах, прекратить бредовую болтовню насчет всяких молекулярных выдумок.

ЗЕМЛЯ СТАНОВИТСЯ НАНОПЛАНЕТОЙ

Президент Билл Клинтон официально объявил о создании программы NNI 21 января 2000 года в Калифорнийском технологическом университете. Как символично! В этом университете Ричард Фейнман в 1959 м произнес те самые слова, что много позже так пригодились Эрику Дрекслеру, когда тот выступал перед комиссией сенаторов, собравшихся под надзором Ала Гора. Эта фраза Ричарда Фейнмана прослыла, много лет спустя и совершенно незаслуженно, отправной точкой становления нанотехнологий. Но раз уж Ричард Фейнман – знаменитый ученый, то надо же было извлечь из его славы хоть какую то политическую выгоду; словом, защелка щелкнула и так и осталась в замкнутом положении.

В заглавных строках перечня научных тем, за которые бралась NNI, числились теперь предметы весомые, даже тяжеловесные: микроэлектроника, материаловедение, биотехнологии (их, правда, перекрестили по этому случаю в нанобиотехнологии). Манипулирование атомами, молекулярная электроника и опытные образцы молекуломашин были сброшены в самые нижние строки, в подвал списка, и, в сущности, остались за бортом.

Ни одна другая страна не устояла перед этим американским определением нанотехнологий. Программа NNI воспринималась как символ вновь победоносно шествующей Америки, и мир охватила тревога: «Раз уж эти американцы смогли ошарашить всех своей „прогулкой по Луне“, то не вздумали ли они накрыть знаменем технологии бесконечно малое?» Европейская комиссия5 в Брюсселе и все европейские страны кинулись в свои архивы: а вдруг там, в куче документов, скопившихся за 1990 е годы, отыщется что либо, укладывающееся в рамки определения, провозглашенного NNI ? И евробюрократы от науки сохранят лицо. Разумеется, нашлось немало бумаг и про материалы, и про микроэлектронику, и про миниатюризацию электронных мошек и блошек. Честь Европы удалось спасти. А спасительные направления научных исследований выдвинулись, точнее, были выдвинуты на передовую.

Самые проворные из европейских исследователей – и их собратья в других частях света – воспользовались случаем и успешно выбивали дополнительное финансирование. Нельзя же отставать от программы NNI, а задавать вопросы вроде: «А что же это такое – нанотехнологии?» – кому оно надо? Если какая то европейская лаборатория микроэлектроники или микротехнологии опасалась за свое будущее, понимая, что источники финансирования могут иссякнуть, она объявляла себя Европейским центром нанотехнологии, и этого оказывалось достаточно, чтобы все устраивалось самым лучшим образом. Отстававшей от жизни химической лаборатории в Германии, Швейцарии или Франции довольно было прибавить к своему названию приставку «нано», чтобы вернуть себе былое благодушие. А если лаборатории, изучавшей или создававшей новые материалы, требовалось новое оборудование, она получала кредиты и гранты под проект, в названии которого упоминались «наноисследования».

Во Франции группа экспертов, объединившихся под руководством Французского комитета по надзору за передовыми технологиями (OFTA ), попыталась в 1999–2002 годах разобраться в том, что же такое эти нанотехнологии. Французские ученые попробовали переопределить основания нанотехнологического проекта, не оглядываясь на лоббистов от микроэлектроники и материаловедения. Но было уже слишком поздно. Все пошло так, как в Соединенных Штатах. Возникло целое сообщество ученых (дабы получать кредиты и гранты, желательно, чтобы просителей денег было побольше), которые объявили себя представителями «нанонауки» и которые, в сущности, закрепили импортированное из США определение новой научной области. Глупее, чем этот способ формулировать определения, и придумать нельзя! Успешные – прежде всего как способ выбивания денег – общенациональные французские нанотехнологические программы под копирку переписывали громоздкую американскую тематику: ярлык «миниатюризация» для микроэлектронной промышленности, ярлык «наноматериалы» для сообщества французских химиков, ну и ярлык «биотехнология». Эти темы стали всемирными и общемировыми.

Европейская комиссия даже обзавелась собственной обширной программой, осуществление которой, под названием «Нанотехнологии, материалы и процессы» (NMP ), началось в 2002 году. Эта программа покрыла все поле материаловедения, но не удостоила хотя бы строчкой манипуляции с атомами и молекулами. Правда, в программе упоминалось устойчивое развитие и признавалась возможность превращения со временем нанотехнологий в экотехнологию. У микроэлектроники уже была, принятая еще в начале 1990 х годов, обширная программа «Технологии информационного общества» (IST ). Она захватила добрую долю работ, нацеленных на «миниатюризацию» в электронной промышленности, оставив, однако, немножко места для исследователей, занимающихся долгосрочными проектами, в духе этакой «монументализации». В конце 2006 года на смену программе IST пришла новая программа «Информационно коммуникативных технологий» (ICT ), в которой впервые из всех программ, сформулированных Еврокомиссией, говорилось о манипулировании атомами и использовании одиночной молекулы для реализации некоторой электронной функции.

Что же следует из этой истории? А то, что экономическая конкуренция и интересы отдельных групп зачастую пересиливают любое научное первопроходчество, и ученым приходится сдерживать свои устремления и довольствоваться проектами, кажущимися со стороны менее утопичными, чем первоначальный замысел. Академии наук в разных странах соглашаются на очень уж растяжимое определение нанотехнологий, чтобы защитить и оправдать политические выгоды, извлекаемые из науки кругами, от науки далекими, но зато влиятельными. «Нанотехнологией называется производство и применение структур, устройств и систем, формы и размеры которых измеряются в нанометрическом масштабе», – сообщают, например, Королевское общество6 и Королевская академия инженерного дела Великобритании. Другие определения утверждают, что о нанотехнологии можно говорить, если заходит речь о новых физических явлениях, наблюдаемых на участках пространства размерами менее 100 нанометров, – что, в сущности, совпадает с дефинициями британских академиков: то же русло и то же направление. Научного прогресса, надо думать. Чтобы увеличить запасы знаний, нужны средства, прежде всего денежные, а вот окупятся ли капиталовложения в новые исследования, будут ли хоть какие то прибыли, будь то технические или культурные (скажем, увеличение объема научных знаний), заранее знать нельзя. Отсюда это впечатление какого то непостижимого, нерационального, почти алхимического продвижения, которое производит научно технический проект, в частности, и на тех, кто его должен одобрить и принять. То есть на все заинтересованные стороны.



скачать файл


следующая страница >>
Смотрите также:
Кристиан Жоаким Лоранс Плевер
1834.2kb.
Кристиан Вульф стал 10-м президентом Германии
70.72kb.
Вернер кристиан симонис ребенокдосемиле т
1976.08kb.