Жорес Алферов - Власть без мозгов. Отделение науки от государства

К концу 21 века человечество придет к эффективному использованию солнечной энергии. За последние 30 лет стоимость энергии, вырабатываемой на солнечных электростанциях, уменьшилась на 30 - 45%. Если эта цифра уменьшится еще на 15%, можно будет говорить о переходе на эту форму получения энергии. СССР была лидером по термоядерным исследованиям. По-видимому, к концу 21 века термоядерные реакторы будут применяться для выработки энергии. Но необходимо развивать и обычную ядерную энергетику. Атомные электростанции - нормальный путь решения энергетических проблем.

Конечно, ядерная энергетика опасна в отношении последствий аварии. В то же время, эти разработки отличаются высокой надежностью. Например, реакторы типа РБМК, производство которых было налажено в рамках военной промышленности, работают с 1948 года. И ни одной существенной аварии на них не было. Что касается опасений по поводу повторения аварии на Чернобыльской АЭС, то в ней, отметил ученый, роль сыграл человеческий фактор. В Белоруссии построили бы новую атомную станцию, если б была возможность.

У человечества на самом деле есть один неисчерпаемый источник энергии - это солнце, и от солнечной энергетики не уйти. А развитие солнечной энергетики очень тесно связано с нанотехнологиями, потому что сегодня наиболее перспективный метод преобразования солнечной энергии — это преобразование ее на основе полупроводниковых солнечных батарей.

В космосе это основной источник энергии, и если сегодня или может быть даже довольно продолжительное время основным типом солнечных батарей являются кремниевые солнечные батареи. Кремний сам по себе — материал широко распространенный, но получение монокристаллического кремния связано с большими затратами энергии. Новый тип солнечных батарей, которые используются в нашей космической энергетике уже более 30-ти лет на полупроводниковых гетероструктурах (сегодня это основной вид батарей прежде всего для наших коммуникационных спутников поскольку на геостационарной орбите, на других высоких орбитах, кстати и наша станция «Мир» работала на этих батареях), значительно более надежен и эффективнее.

Сегодня мы можем говорить о том, что полупроводниковые гетероструктуры, принципиально основанные на нанотехнологии (получение наноструктур с наперед заданными свойствами), созданы, и сегодня мы уже имеем батареи с коэффициентом полезного действия 30 - 35%, и в ближайшем будущем будем иметь и 40 - 45%. Через 2 - 3 десятилетия этот тип солнечной энергетики станет экономически сравнимым с другими типами получения энергетических мощностей. Таким образом и здесь основой являются нанотехнологии, метод получения гетероструктур, когда мы укладываем атом к атому по тем законам, которые мы считаем нужными для того, чтобы создавать новые типы man made crystals - человеком сделанных кристаллов

Еще одно перспективное направление - водородная энергетика. И здесь, нотехнологии уже начинают использоваться, проводятся серьезные научные исследования. Безусловно нанотехнологии уже играют роль и будут играть все большую роль в разработке и создании топливных элементов, в разработке различного типа мембран.

Среди тех результатов, которые планируется получить в ходе исследований — создание новых осветительных приборов на основе световых диодов и перевод примерно половины осветительных систем в стране на эти приборы, что позволили сэкономить 10% электроэнергии. Крупный шаг вперед возможен в сфере солнечной энергетики на основе конденсаторных батарей.

В области наноматериалов возможно создание самолета будущего с использованием высоко ресурсных углепластиков, а также элементной базы для молекулярных компьютеров. В области экологии возможно будет дожигать угарный газ от автомобиля даже при холодном двигателе. Колоссальных результатов планируется достичь в области диагностики различных заболеваний.

Вероятно, от каких-то отдельных разделом придется отказаться в ходу подробного рассмотрения, однако, более важной задачи в настоящее время нет.

На Втором Международном форуме по нанотехнологиям была впервые вручена Международная премия в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE , учрежденная РОСНАНО. Она присуждалась в номинации "Наноэлектроника". Среди ее лауреатов — академик Леонид Келдыш (Россия), удостоенный награды за пионерские исследования полупроводниковых сверхрешеток и туннельных эффектов в полупроводниках, широко. используемых в технологиях наноэлектронных приборов, особенно — в молекулярно-лучевой эпитаксии. Второй лауреат — профессор Альфред И Чо (США), удостоенный премии за пионерские исследования и разработку технологии молекулярно-лучевой эпитаксии, в особенности — для получения наногетероструктур, их применения в наноэлектронике. Отмечена премией и компания RIBER S . A . (Франция) — за разработку оборудования для молекуллрно-лучевой эпитаксии.

Выбор лауреатов не случаен. Сверхрешетки — один из основных элементов, а туннельный эффект — одно из явлений, использующихся в современной наноэлектронике. Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) — ее базовая технология. Фирма RIBER S . A . была пионером в разработке первых промышленных установок. И уже несколько десятилетий выпускает высококлассное оборудование для МЛЭ. В настоящее время ей принадлежит около 70% мирового рынка.

На примере работ лауреатов хорошо прослеживается связь между фундаментальными, прикладными исследованиями и производством. Эта связь, очевидная для исследователей и разработчиков новой техники и технологий; не всегда понятна более широкой публике.

Основополагающие теоретические работы по туннельному эффекту и сверхрешеткам были сделаны в конце 50-х — начале 60-х годов прошлого века, В начале 70-х были выполнены первые исследования по МЛЭ гетероструктур GaAs / AIGaA . И только когда технология достигла определенного уровня, стало' возможным изготовление высококачественных сверхрешеток и других элементов квантовых устройств наноэлектроники..

В 70-х технология МПЭ начала внедряться в промышленность. С конца 70-х компания RIBER начала поставлять установки МПЭ сначала исследовательским лабораториям, е. затем — и промышленности. Примерно в это же время были разработаны первые советские установки МЛЭ и в 80-е годы было освоено их серийное производство. К сожалению, в последние десятилетия эта отрасль промышленности в России была разрушена.

Для того чтобы технология и разработки устройств наноэлектроники достигли современного уровня, потребовалась активная работа в этом направлении нескольких поколений ученых и инженеров различных специальностей, а также технологов. Таким образом, имеется неразрывная связь всей цепочки "от идеи до машины". А процесс освоения новой техники и технологий может занять весьма длительное время.