"Молодогвардеец"
Автоматическое строительство колоний на Луне и Марсе, их освоение многозвенными роботами-амебами, производство подводных строений в Мировом океане, на поверхности Земли и в воздухе, снабжение человека энергией без потребления пищи и модификация внешности без операции…
Думаете, это отрывки из сценария фантастического фильма? Это лишь немногое из прогнозов развития молодой науки – нанотехнологии. То, что сейчас кажется невероятным, в конце этого столетия, по мнению ученых, станет бытовой нормой

Луганские исследователи уже сейчас вносят в общемировой прогресс свою научную лепту. В лаборатории роста кристаллов при ВНУ им. Даля с 2008 года получают наноматериалы и 25 лет занимаются выращиванием монокристаллов по уникальным технологиям, аналогов которым нет в мире.
Доктор технических наук, руководитель лаборатории Геннадий Кожемякин рассказал «МГ» о науке будущего в Луганске.

На самом деле званий у Геннадия Николаевича столько, что в одном предложении и не перечислишь: член Нью-Йоркской академии наук, Американского химического общества, главный член Американского института ультразвука в медицине, визитинг-профессор университета Шизуока и Космического института Японии, «Человек 2003 года» в США среди иностранных ученых. Остается только удивляться, что ученый такого уровня до сих пор в Луганске, а не в лучшем НИИ США или Японии.

Несмотря на то, что его лаборатория находится в полуподвальном помещении, а оборудование совет­ских времен уже порядком устарело, ему и его единомышленникам все же удается двигать нелегкий воз прогресса и поражать своими разработками.

– Что все-таки собой представляет наука о нанотехнологиях?
– Это наука о том, как повысить качество жизни человека. Что является главным для всех нас? Конечно же, здоровье и комфортная жизнь. Поэтому в конце 80-х, когда исследования по нанотехнологиям только зарождались, в первую очередь они проводились в области электроники и медицины. Чтобы представить себе наночастицу, нужно представлять, что такое нанометр. Это миллиардная часть метра, если сравнивать с ростом человека, то он в два миллиарда раз меньше, а если сравнивать с красными кровяными тельцами, то всего в тысячу раз меньше. 10 атомов водорода, расположенных вдоль линии, – размер одного нанометра.

Наночастицы или нанокристаллы состоят из комплекса атомов и молекул, которые имеют определенный объем и обладают совершенно другими свойствами, законы физики в наноразмерах не всегда работают. Поэтому произведенные на основе нанотехнологий приборы приобретают уникальные, но еще не до конца изученные возможности. В полупроводниках изменяются электрофизические свойства, к примеру, если обычные кремниевые солнечные батареи имеют КПД 17%, то на уровне нанокремния можно получить КПД до 64%. Но это пока только первые уникальные экспериментальные результаты.

Активно используют нанотехнологии пока только в электронике и медицине. В микросхемах применяются транзисторы, имеющие размер 30 нанометров, в машиностроении свойства деталей, произведенных на основе нанотехнологий, лучше, больше КПД, но изготавливать их пока сложнее. Уже разработано несколько нанотехнологий, но с наночастицей очень сложно работать – как ее взять, как ее перенести, собрать?

В России и США делают наноконтейнеры, в которые можно поместить лекарство, и дальше по кровеносным сосудам доставить его в любой больной орган. Тем самым не нанося вреда другим органам человека.

Для того, чтобы заниматься этой наукой нужно очень дорогое оборудование. В электронике молекулярно-лучевая установка, с помощью которой можно создавать изделия такого уровня, стоит больше миллиона евро.

– Как начались разработки в лаборатории?
– Совершенно случайно. Совместно с институтом им. Патона мы изучали поведение аморфного сплава никеля – это не кристаллическое, а близкое к жидкому состояние металла, на вид похожее на фольгу. Чтобы кристаллизовать аморфный сплав, нужно его нагреть свыше 200 градусов, в результате происходит зарождение нанокристаллов. Этот аморфный сплав ожидал своей очереди для исследований два года, а потом возникла идея получить нанокристаллы. Я отдал его студенту для дипломной работы и после изучения образцов под электронным микроскопом мы обнаружили явление нанокристаллизации. Самый маленький размер кристалла получился до 10 нанометров.

За счет кристаллизации меняются свойства материала, и можно изготавливать различные приборы, в том числе и ночного видения, которые могут проводить видеосъемку в темноте на расстоянии 10 – 15 метров.
Сейчас мы создаем свою установку для производства нанокристаллов, чтобы работать с полупроводниками.

Больше повезло в выращивании монокристаллов на нашем оборудовании. Установка по их выращиванию в Японии стоит 250 тысяч долларов, и не каждый институт может позволить себе приобрести такое оборудование.

– Неужели Далевский университет перещеголял японские?
– Нет, конечно. Нашу установку я сам разрабатывал, рисовал эскизы, чертежи, а затем ее изготавливали на заводе электронного машиностроения. Мы на ней работаем с 1984 года. Монокристаллы – это объемные кристаллические тела. Большинство электронных приборов работает на монокристаллах кремния. На основе монокристаллов твердых растворов висмута с сурьмой разрабатываются квантовые компьютеры, скорость работы их процессоров быстрее современных компьютеров в миллионы раз. К примеру, если нужно подобрать пароль для какого-то серьезно зашифрованного правительственного или оборонного сервера, а проще говоря, взломать его, то обычному компьютеру потребуется столько времени, сколько существует наша Вселенная, т.е. 13,5 миллиарда лет. А квантовый компьютер может выполнить это за три недели.

Я занимался ростом кристаллов в ультразвуковом поле, мне все говорили, что такого быть не может. Но кристалл все равно получился. На эту технологию мною затрачено почти 30 лет. Сейчас пытаются что-то подобное произвести в США и Германии, но ничего не получается, несмотря на то, что и деньги есть, и господдержка. На постсоветском пространстве монокристаллы из низкотемпературных материалов никто не растит таким способом, как мы – фактически только наша лаборатория занимается исследованиями в этом направлении. На этой установке мы создали 13 новых технологических процессов, не имеющих аналогов за рубежом.

– А вам кто-нибудь предлагал купить выращенные кристаллы?
– Недавно заинтересовались американцы. Я им выслал все электрофизические характеристики, они ответили, что качество очень хорошее, мол, у нас такое получить невозможно. Они выращивают простым методом, а так как материал при кристаллизации расширяется, то образует трещины, и снижается его качество. В прошлом году обратились из Великобритании: можете вырастить? Я говорю, мне нужно 3-4 месяца и назвал цену, но она их не устроила. А вообще зарубежным институтам дешевле пригласить специалиста, чем покупать сам товар с транспортными наценками и т.д.

– В Украине есть перспективы для развития нанотехнологий?
– Все разработки, которые у нас ведутся, обязательно найдут применение, но не у нас, а за рубежом. Все специалисты советской школы, кто имел возможность, уже уехали, а теперь и молодые ученые уезжают.

– Вас тоже неоднократно приглашали в Японию и США, не было желания там остаться?
– Я остался в Украине, мне нужно было закончить свое 30-летнее исследование. Поехал, когда приглашали, заработал денег, и оживил исследовательскую деятельность лаборатории.

В Японии, например, тяжело работать, там, как и в бывшем Союзе, есть ограничивающие рамки. Но, несмотря на это, страна очень быстро развивает нанонаправление в науке. Например, они сделали станок, который может разрезать наночастицу металла, и запретили его продажу за пределами Японии. Это нация технологическая, они быстро перенимают новшества и внедряют их в жизнь.

Но в науке все равно лидируют славяне. Многие наши специалисты переехали в США, разработали новые электронные приборы, а японцы просто покупают патент, приглашают ученых из бывшего СССР для дальнейших исследований. Сами они в науке слабоваты, но имея достаточно денег, быстрее всех занимаются производством. Я когда первый раз приехал в Японию в конце 90-х, был удивлен. Разговариваю с доктором наук, который год был на стажировке в Германии, и он признается, что работая месяц со мной, он большему научился, чем за все время стажировки.

– Значит, славяне действительно «мозг Земли», как говорит юморист Задорнов. Ваши студенты его теорию подтверждают?
– Есть грамотные студенты, которые хотят заниматься наукой, это с одной стороны, а с другой, им тяжело работать в Украине. Последнее поколение студентов не очень-то радует. Подготовка слабая, школьная программа изменилась в худшую сторону. Большинство выпускников школ не имеют элементарных знаний по математике, физике…

Даже если у нас будет что-то разработано на основе нанотехнологий, реализовать это будет достаточно сложно. В следующем году начнется набор студентов по специальности микро– и наноэлектроника. Наши студенты получат достаточно знаний для развития нанотехнологий, и, быть может, к тому времени наше государство созреет для их практического применения.

Виктория СИМБИРСКАЯ, «МГ»