Знание-сила, 2008 № 07 (973)

По прошествии двух десятилетий нанотехнология превратилась в очень перспективную отрасль промышленности. Инвестиции в нее исчисляются миллиардами долларов. Все «нано» нынче в моде — от Калифорнии до Камчатки. Все чаще производители сообщают, что при изготовлении их продукции «использованы новейшие нанотехнологии». Это замечание сразу выделяет их товары из потока других, произведенных по старинке. Правда, некоторые из лаков и полимеров, содержащих высокодисперсные добавки, успешно продаются вот уже лет 30 — 40, и лишь в последние годы они стали именоваться «наноизделиями», поскольку это повышает объем продаж.

«Искусство орнамента» в мире нанотехнологии: структура содержит атомы серы и меди

Ну, а путь к созданию «машин Дрекслера» оказался куда более долгим, чем полагал футуролог, уверявший, что к 2020 году будет развернута промышленная сборка наномашин. Многие специалисты вообще сомневаются в том, что его видения когда-нибудь воплотятся в жизнь. Правда, по страницам книг и журналов все еще блуждают призраки нанороботов, собранных из одной-другой тысячи атомов. Иные из них курсируют по кровеносным сосудам человека в поисках раковых клеток или возбудителей заболеваний, которых они же и уничтожат немедленно. На самом деле, до появления подобной флотилии, высадившейся внутри организма, еще далеко.

Зато Дрекслер и другие «гуру» нанотехнологии правы в другом: со временем их любимая технология найдет повсеместное применение. Техника становится все миниатюрнее, а потому не нужно быть и пророком, чтобы предположить, какое развитие получит нанотехнология. Она поистине будет играть ключевую роль в медицине, технике, энергетике, позволит создать более эффективные компьютерные системы, бережнее использовать природные ресурсы, успешнее бороться с болезнями. Нанотехнология проникает в нашу жизнь постепенно, исподволь вытесняя из обихода привычные прежде предметы. Как ни радикальна эта научно-техническая отрасль, ее вторжение в быт не приведет к решительной революции.

Каковы же сейчас подлинные успехи нанотехнологии? Где они, новые товары и материалы, которые изменят нашу жизнь? Опросы показывают, что у большинства и россиян, и жителей ЕС само слово «нанотехнология» пока еще вызывает ощущение, что речь идет о чем-то экзотическом, что, вероятно, войдет в наш обиход еще нескоро. Хотя в последнее время о нанотехнологии много говорится и пишется, мало кто ощутил на себе ее достижения. Гораздо больше людей, например, знакомы не понаслышке с продукцией биотехнологов.

Впрочем, в этом даже есть свое преимущество. Если трансгенных продуктов побаиваются многие, то о токсических свойствах наночастиц редко кто слышал. Вред, приносимый ими, еще мало изучен. Отношение к нанотехнологии пока самое положительное, но все может вскоре измениться: ведь когда-то ни атомная энергетика, ни генная инженерия тоже не вызывали никаких страхов у населения.

А знаете ли, что наша планета может когда-нибудь покрыться «серой слизью» — мириадами бесконтрольно плодящихся нанороботов? Эрик Дрекслер нарисовал эту мрачную картину около четверти века назад — другое дело, что многие авторитетные ученые отрицают такую возможность.

Но довольно о далеком и страшном!

Фольга с наночастицами защитит продукты питания от вредного излучения

На самом деле, продукция из лабораторий нанотехнологов достаточно широко входит если не в наш повседневный быт, то в обиход жителей ведущих промышленных держав, и в ближайшие годы ее ассортимент будет лишь расширяться. Нанотехнология объединяет самые разные направления исследований в области полупроводниковой физики и физики поверхностных сред, химии и информатики, медицины и генетики, машиностроения и даже пищевой промышленности. Так что ее вполне заслуженно называют «конвергентной технологией»: ведь здесь сходятся интересы сразу нескольких наук. «Нанотехнология — это плавильный тигель», — так охарактеризовал эту науку нобелевский лауреат по физике Клаус фон Клитцинг. Вглядимся же в то, что бурлит в этом тигле.

Еще в начале 1990-х годов ученые добились заметных успехов в конструировании новых материалов, обладающих уникальными свойствами. Для этого они встраивали в обычные материалы наночастицы, содержавшие от нескольких сотен до тысяч атомов. Пусть эта практика и была далека от картин, начертанных футурологом, она привела к созданию различных изделий, появившихся на рынке.

Так, все популярнее становятся покрытия, содержащие наночастицы. В зависимости от выбора частиц они приобретают особые свойства. Одни покрытия невозможно поцарапать, к другим не пристает грязь, третьи не смачивает вода. Подобными материалами можно покрывать фасады домов, кузова автомобилей, унитазы, оконные стекла, черепицу. Наночастицы, добавленные в автомобильный лак, придают ему упругость и твердость. Глина, в которую подмешали эти невидимые частицы, перестает растворяться в воде.

Благодаря наночастицам новые возможности открываются и в косметологии. Например, в солнцезащитные кремы теперь добавляют частицы диоксида титана размером всего 30 — 40 нанометров, чтобы защитить кожу от ультрафиолетовых лучей. Эти частицы поглощают вредные лучи или — словно зеркала атомарных размеров — отражают их, оберегая нас от солнечных ожогов и, может быть, рака кожи. Специалисты концерна BASF еще с начала девяностых годов занимаются разработкой подобных кремов.

Современные растровые микроскопы, позволившие заглянуть в наномир, показывают нам все до мельчайших деталей. Даже идеально гладкие зубы кажутся в такой микроскоп подобием лунной поверхности; они изрезаны громадными кратерами, где гнездятся рои бактерий. Выровнять «рельеф» помогут специальные пасты, содержащие наночастицы — тонкая пленка из них затянет все выбоины и трещины эмали.

Наночастицы находят широкое применение и в химической промышленности. Они — отличные катализаторы (так называют вещества, ускоряющие химические реакции). Все дело в том, что общая площадь поверхности этих частиц необычайно велика, а потому их химические свойства выражены гораздо ярче, чем у макрообъектов, изготовленных из того же вещества. Так, если мы возьмем 30 граммов порошка, состоящего из частиц диаметром 5 нанометров, то их общая площадь поверхности примерно равна площади футбольного поля. И вдоль всего этого «поля» одно вещество вступает в реакцию с другим. А прикиньте, как мала площадь поверхности металлического шарика, весящего те же 30 граммов! И химическая реакция протекает на этот раз очень медленно.