|
|
|
№ 6 (3728), 5 апреля 2006 года
|
 |
|
|
|
|
Скрытая наноугроза
Менделеевские чтения для химиков Санкт-Петербурга – настоящий профессиональный праздник. Всего одна лекция в год – зато стоит иного университетского курса. Темы – только самые актуальные, лекторы – самые именитые.
|
 |
В.И.Минкин, академик РАН, директор НИИ физической и органической химии. |
|
В этом году менделеевским чтецом стал академик РАН Владимир Исаакович МИНКИН, директор НИИ физической и органической химии Ростовского государственного университета, один из лидеров по индексу цитирования в нашей стране. Он выступил в большой химической аудитории Менделеевского центра с докладом «Полифункциональные материалы для молекулярной электроники». За полчаса до начала лекции корреспондент «СПбУ» встретился с Владимиром Исааковичем.
– Для меня большая честь быть менделеевским чтецом, стоять за кафедрой, за которой стоял великий Менделеев.
Моя лекция относится к одному из направлений нанотехнологий и нанонауки. Это та область развития техники, которую называют пятой промышленной революцией. В нее вкладывают огромные деньги, достаточно сказать, что в ближайшие пять-семь лет рынок нанопродуктов составит около четырех триллионов долларов. Уже сама по себе эта цифра говорит о том, что вектор современных исследований направлен прежде всего в эту сторону. Я буду говорить о молекулярной электронике. Эта область касается молекулярных материалов, несущих определенную информационную емкость. Определенная группа соединений обладает свойствами существования в двух стабильных формах. Это можно поставить в соответствие с нулем и единицей. А если так, то возможны любые логические схемы для информационных систем.
Огромное преимущество молекулярных материалов в том, что один бит информации равен одной молекуле. А как известно, в соответствии с законом Мура, – чем больше носителей информации на единицу площади вы можете поместить, тем мощнее может стать компьютер. Это значит, что в ближайшие 20 лет наши замечательные компьютеры могут быть заменены или дополнены компьютерами, которые в миллиарды раз мощнее, если вместо современных транзисторов, элементов памяти, будут использованы молекулярные материалы. В этой области ведутся очень интенсивные исследования. Разные страны вкладывают миллиарды долларов в эти разработки – Соединенные Штаты, Япония, Европейский Союз. Мы, конечно, отстаем....
– Возникает закономерный вопрос – как мы выглядим на этом фоне?
– Мы выглядим очень бледно. Вы знаете, что весь бюджет Российской Академии наук – чуть больше 500 миллионов долларов. А только на программу нанотехнологий и только правительство в США тратит порядка миллиарда. Мы отстаем. Но в некоторых областях мы выглядим достойно. И это касается главным образом элементной базы. Компьютер – это переключатели, провода, память, и все это должно быть соединено соответствующим образом. В отдельных элементах у нас есть интересные достижения. Я попытаюсь на них остановиться и отдельно описать общую концепцию построения молекулярного компьютера, с позиции химика. Определенные перспективы здесь есть, но главное – впереди. За этими достижениями открываются новые горизонты. За молекулярным компьютером придут квантовые компьютеры, в которых носителем информации может быть только спин электрона. Совершенно новое направление связано с биокомпьютером – гибридным устройством, позволяющим связать современные полупроводниковые материалы с нейронами, установить между ними соответствие. Область широкая, открытая, в ней реальная техника соприкасается с информатикой, которая сегодня, как известно, является одной из ведущих областей исследования.
– Разные страны будут специализироваться на изготовлении разных частей для новых компьютеров. Какова будет специализация России?
– Сами молекулярные системы, которые обладают необходимым свойством – это свойство называется бистабильность. Возможность для молекул или агрегатов молекул существовать в двух устойчивых состояниях.
– Это связано с трехмерным способом хранения информации?
– Да. Именно на этих бистабильных структурах будет основана трехмерная память. Сегодня на дисках мы храним информацию только на поверхности. А желательно заключить ее в объем и тем самым резко уменьшить объем будущего вычислительного устройства и, главное, – кардинально повысить его емкость.
– Дискета будет выглядеть как куб?
– Такое возможно. Сейчас уже делают многослойные диски. Есть информация о том, что на Западе некоторые фирмы выпускают четырехсотслойные диски. Вы записываете информацию на поверхности четырехсот различных слоев. И вы уже придаете третье измерение информационному элементу.
– В кратком содержании вашей лекции говорилось, что в молекулярной электронике будут применяться механизмы, подобные тем, которые действуют при передаче наследственной информации. Значит ли это, что компьютеры приобретут какие-либо свойства живых организмов?
– Я бы побоялся высказывать суждения на этот счет. Я, честно говоря, в это не верю. Но механизм, который обусловливает самые замечательные природные проявления – даже становление человеческого зародыша является ни чем иным, как самосборкой – в основе своей имеет определенные химические и физические механизмы комплиментарности и взаимодополнения, когда соответствующие молекулы и их агрегаты находят друг друга и стыкуются именно так, как это целесообразно с точки зрения термодинамики и энергетики. Эти механизмы уже используются для сборки в сфере нанотехнологий. Например, вам нужно молекулярный полупроводник соединить с молекулярными проводами. Все на уровне наноразмера – 10 в 9-й степени. Есть возможности манипулировать с помощью сканирующей микроскопической техники, но на самом деле гораздо легче и целесообразнее это сделать, ориентируясь на химические механизмы. В какой-то степени это Лего, только к Лего вы должны приложить силу, а тут имеется взаимное притяжение. Игра на этих механизмах и является основным способом сборки молекулярных элементов. О компьютерах как таковых вы будете говорить лет через 20, а сейчас мы будем говорить о том, каким образом мы движемся к этой задаче.
– Готово ли человечество к таким изменениям в условиях жизни, ведь объемы информации увеличатся во много раз?
– Вы затрагиваете очень важный вопрос, связанный со значительными рисками. Существует так называемый Центр ответственных технологий – некоммерческая организация (Centre for Responsible Technologies), которая занимается этими вопросами. Какие риски несет с собой развитие нанотехнологий? Гигантские. Это колоссальная перестройка всего общества. Я называл вам цифры вложений в нанотехнологии. Это означает, что наши стандартные вложения в текущие технологии перестанут быть нужными. Появляются нанороботы, наноматериалы, например, нанотрубки, многократно прочнее любого металла. Полифункциональные материалы, о которых я буду говорить, обладают электрическими, магнитными свойствами, которые превосходят свойства металлов. Целые отрасли промышленности и техники уйдут в сторону. В военной промышленности появляются нанокомпьютеры, которые настолько малы и оперативны, что позволяют управлять всеми процессами, диагностировать любые процессы. Это сразу ставит под сомнение все существующие средства защиты, атаки, нападения. Многократно возрастает угроза терроризма. Появляющиеся нанороботы, которые способны впрыснуть наноколичество яда типа ботулина, в состоянии уничтожить человечество – и не надо никакой ядерной угрозы. Наночастицы свободно протекают сквозь кожу и могут нести самый разнообразный эффект. Как и во всякой области, здесь есть и плюсы, и минусы. Социальные риски огромны.
Уже сейчас многие организации пытаются взвесить текущие опасности. Действительно, все эти направления новой науки несут в себе угрозу. Вы наверняка читали Курта Воннегута, который писал, что чем бы ученые ни занимались, это заканчивается оружием.
– Ведется ли параллельно созданию наноматериалов работа по изобретению средств защиты от них же?
– Все процессы, которые ведут к созданию наноматериалов, проходят в условиях, которые не характерны для обычных производств. Необходима, например, так называемая чистая комната, когда в объеме кубического метра не может быть больше трех частиц. А у нас в этом зале, где мы с вами беседуем, все наполнено бытовой пылью, клещами и тому подобным. Я думаю, что работа по созданию средств защиты проводится, и сам факт того, что эти темы поднимаются и активно обсуждаются, говорит о ее актуальности. В какой-то степени общество становится подготовленным к приходу нанотехнологий. 
Венера Галеева
|
