Page 1

На сайте www.nanorf.ru открыт архив журнала «Российские нанотехнологии»

июль-август 2012

Экспериментальное исследование анизометрической хиральной фазы ксерогеля

июль-август 2012

ТОМ 7, № 7-8

том 7, № 7-8

• Более 200 научных и около 100 научно-популярных статей открыты для просмотра и свободного скачивания в формате PDF • На сайте размещены выпуски журнала с 2006 по 2009 год

• Использование фазового магнитного анализа для исследования и контроля состава и свойств нанокомпозитов Fe/C

• Особенности взаимодействия экзогенных наночастиц тугоплавких фаз с ПАВ в модельном расплаве никеля с учетом размерного фактора

• Эксиплексное излучение светодиодов  на основе цинковых комплексов с сульфаниламинозамещенными лигандами

 *Изображение, полученное с помощью оптического микроскопа после высыхания раствора хирального соединения.


научно-техническая политика

W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

1


слово редактора

П

рогресс в техносфере можно оценивать с точки зрения сложности и разнообразия потребляемых человеком продуктов и с точки зрения технологий их производства. Если первое очевидно для потребителя, то, что происходит с технологиями, как правило, потребитель товаров и услуг не видит. Большинство аналитических материалов концентрируют внимание именно на прогрессе характеристик продуктов потребления, оставляя в стороне эволюцию технологий. Аналогичный подход к оценке эффективности инвестиций используют и инвесторы. Если посмотреть на прогресс в техносфере со стороны технологий, обеспечивающих прогресс продуктов и услуг, то можно увидеть, что все чаще этот прогресс обеспечивается переходом технологий из сферы производства одних товаров в сферу производства других товаров. Это значит, что появление новых товаров и услуг не всегда требует создания для этого новых технологий. Можно говорить, что в этом случае речь идет об унификации технологий – использовании технологии для производства все более широкого спектра товаров. Впечатляющим примером унификации технологии является технология получения полимерных композитных материалов. Около 200 лет назад впервые композитные пленки состава жела-

2

Игнат Соловей

Унификация технологий – основной вектор прогресса в техносфере тин – кристаллы галогенида серебра были получены и применены для записи оптической информации. Сегодня мы знаем, что полимерные композиты на основе углеродных волокон используются для производства элементов летательных аппаратов. Состав композита изменился, область применения композита изменилась, а технология получения композита очень похожа на «древнюю». Уже практически прекратилось производство светочувствительных пленок и фотобумаг, а технология «жива» и переходит в производство других композитных материалов. На примере технологии производства фотографических пленок интересно обсудить возможные стратегии поведения компании владельца технологии при сокращении спроса на продукцию. В конце 80-х годов стало ясно, что фотопленка как способ регистрации оптических изображений доживает последние «дни», и производители фотопленки были поставлены перед выбором: погибнуть, создать продукт, заменяющий фотопленку и решающий задачу записи изображения и не имеющий присущих фотопленке недостатков, или найти продукцию, производимую по имеющейся у фирмы технологии, но с новым для компании сегментом товарного спроса. Kodak выбрал путь разработки ПЗС-матриц. Но производство таких устройств базируется на дорогостоящей высоковакуумной технологии, которой Kodak не владел. В итоге эту нишу ему занять не удалось – конкуренцию выиграли профессиональные электронные компании. Не нашел Kodak своевременно и новую продукцию, пользующуюся спросом и производимую по технологиям фирмы. Сегодня таким продуктом могли бы быть полимерные светоизлучающие

пленки или полимерные фотовольтаические батареи и т. д. Но двадцать лет назад эти продукты еще не «созрели». В итоге «большой» Kodak ушел в «небытие», унеся с собой уникальный технологический опыт производства пленочных композитных материалов. Анализ технологий, использующихся в биосфере, показывает, что при огромном разнообразии растительного и животного мира число применяемых Природой технологий ограничено. Это означает, что в процессе эволюции произошла унификация технологий. Например, для производства около 30 000 типов мембранных белков различного назначения в клетке используется одна технология и около двадцати различных аминокислот. Похоже, что вектор эволюции был направлен на унификацию технологий. Именно это позволило организмам в процессе эволюции в зависимости от условий обитания «терять» органы чувств (например, зрение) и затем в новых условиях создавать его вновь, восстанавливая в ДНК участок генома, ответственный за синтез зрительных белков. Многие факты показывают, что эволюция техносферы повторяет траекторию эволюции биосферы (возрастает сложность в процессе эволюции), и это позволяет допустить, что основной вектор эволюции техносферы направлен на унификацию применяемых технологий. Это означает, что на смену нынешнему разнообразию применяемых технологий придет ограниченное число технологий, с использованием которых будут производиться большинство необходимых товаров. Скорее всего, это будут жидкофазные экструзионные и принтинговые технологии. Главный редактор, академик РАН М.В. АЛФИМОВ

Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


СОДЕРЖАНИЕ Слово редактора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Медаль или миллион долларов?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Функциональные наноматериалы �����������������������������������9 июль-август 2012 ТОМ 7, №7-8 Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ №ФС77-26130 выдано Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия 03 ноября 2006 г.

Учредители: Федеральное агентство по науке и инновациям РФ, ООО «Парк-медиа»   Редакционный совет: Председатель: М.В. Ковальчук Главный редактор: М.В. Алфимов

Интерактивные учебно-научные комплексы удаленного доступа к специализированному оборудованию для отечественной наноиндустрии������������������������������������������������������������������� 13 Читаем новинки���������������������������������������������������������������������� 19 В мире нано������������������������������������������������������������������������������ 20

Ж.И. Алфёров, А.Л. Асеев, Е.Н. Каблов, М.П. Кирпичников, С.Н. Мазуренко, К.Г. Скрябин   Редакционная коллегия: Ответственный секретарь: М.Я. Мельников М.И. Алымов, В.М. Говорун, С.П. Громов, А.М. Желтиков, А.В. Лукашин, А.Н. Озерин, А.Н. Петров, Б.В. Потапкин, В.Ф. Разумов, И.П. Суздалев , А.Б. Ярославцев, Я.И. Штромбах, Е.Б. Яцишина Издатель: А.И. Гордеев Руководитель проекта: Т.Б. Пичугина Выпускающий редактор: М.Н. Морозова Редактор: С.А. Озерин Корректура: Г.В. Калашникова Подготовка иллюстраций, макет и верстка: К.К. Опарин, Е.Б. Чубатюк Фотоподбор: М.Н. Морозова Распространение: Е.Л. Пустовалова E-mail: podpiska@nanorf.ru, www.nanorf.ru, www.nanoru.ru Дизайн журнала: С.Ф. Гаркуша Адрес редакции: 119234, Москва, Ленинские горы, Научный парк МГУ, владение 1, строение 75Г. Телефон/факс: (495) 930-87-07. Для писем: 119311, Москва-311, а/я 136 Подписка: (495) 930-87-07. E-mail: podpiska@nanorf.ru, www.nanorf.ru , www.nanoru.ru ISSN 1992-7223 При перепечатке материалов ссылка на журнал «Российские нанотехнологии» обязательна. Любое воспроизведение опубликованных материалов без письменного согласия редакции не допускается. Редакция не несет ответственность за достоверность информации, опубликованной в рекламных материалах. © РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ, 2012 Номер подписан в печать 17 июля 2012 г. Тираж 1000 экз. Цена свободная. Отпечатано в типографии «МЕДИА-ГРАНД» W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

Импактфактор

РИНЦ

0.954

Выходит

6 раз в год

Публикация статьи занимает

3 месяца

ЖУРНАЛ «РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ»

входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук. Как его найти: Смотрите страницу на сайте ВАК: http://vak.ed.gov.ru/ru/help_desk/list/

Журнал «Российские нанотехнологии», его англо­язычная версия и приложения к нему издаются при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.

Англоязычная версия Журнал распространяется индексируется в базе

Springer

Scopus

Публикация в журнале

бесплатная

3


НАНО

Наноматериалы конструкционного назначения С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, А.В. Самохин, М.А. Синайский

статьи

Наноструктуры, включая нанотрубки С.А. Николаев, М.В. Чудакова, А.В. Чистяков, В.В. Кривенцов, М.В. Цодиков

Восстановительная дегидратация этанола в углеводороды на Ni- и Au-содержащих нанокомпозитах. . . . . . . . . . . . . . . 21 В.Г. Костишин, Л.В. Кожитов, А.В. Нуриев, А.Т. Морченко, К.В. Похолок, Д.Н. Читанов

Использование фазового магнитного анализа для исследования и контроля состава и свойств нанокомпозитов Fe/C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 И.П. Суздалев , Ю.В. Максимов, В.К. Имшенник, С.В. Новичихин, В.В. Матвеев, А.С. Плачинда, Чан-Ронг Лин

Магнитная и электронная структура нанокомпозита на основе полиакрилатов с нанокластерами магнетита. . . . . . . . . 36 Е.С. Трофимчук, Н.И. Никонорова, Е.А. Нестерова, С.А. Якухнов, Д.К. Мальцев, М.Н. Иноземцева, А.Л. Волынский, Н.Ф. Бакеев

Получение нанопористых неорганических пластин. . . . . . 41 Б.Н. Хлебцов, В.А. Ханадеев, Е.В. Панфилова, С.А. Минаева, М.Ю. Цветков, В.Н. Баграташвили, Н.Г. Хлебцов

Платформы для поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния на основе ассемблированных золотых наностержней. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 С.Д. Шандаков, М.С. Рыбаков, А.В. Кособуцкий, О.Г. Севостьянов, Н.С. Звиденцова, А.Н. Гутов, М.В. Ломакин, И.В. Аношкин

Контролируемый рост однослойных углеродных нанотрубок с использованием аэрозоля этанола и ферроцена. . . . . . . 56 Наноматериалы функционального назначения А.В. Волков, В.В. Полянская, М.А. Москвина, С.Б. Зезин, А.И. Дементьев, А.Л. Волынский, Н.Ф. Бакеев

Структура и свойства гибридных нанокомпозиций пп-tio2 и мезопористой TiO2, полученных с использованием явления крейзинга. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Г.Г. Кувшинов, Ю.Л. Крутский, А.М. Оришич, И.С. Чуканов, А.С. Варфоломеева, Ю.В. Афонин, В.И. Зайковский, Д.Г. Кувшинов

Морфология карбида кремния, синтезированного из смеси нановолокнистого углерода и ксерогеля при лазерной абляции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Особенности взаимодействия экзогенных наночастиц тугоплавких фаз с ПАВ в модельном расплаве никеля с учетом размерного фактора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 А.А. Тимофеев, М.И. Алымов, А.Г. Гнедовец

Формирование ансамбля кластеров золота в тонкой аморфной углеродной пленке под воздействием электронного пучка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Нанофотоника А.В. Баринов, Н.С. Горячев, Д.А. Полетаева, А.Ю. Рыбкин, А.Б. Корнев, П.А. Трошин, Ф.И. Шмитт, Г. Ренгер, Г.И. Эйхлер, А.И. Котельников

Фотодинамическая активность гибридной наноструктуры на основе поликатионного производного фуллерена и ксантенового красителя эозина Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 М.Г. Каплунов, С.С. Красникова, С.Л. Никитенко, И.К. Якущенко

Эксиплексное излучение светодиодов на основе цинковых комплексов с сульфаниламинозамещенными лигандами. . . 91 А.О. Рыбалтовский, В.Н. Баграташвили, А.А. Ищенко, Н.В. Минаев, Н.Н. Кононов, С.Г. Дорофеев, А.А. Крутикова, А.А. Ольхов

Лазерно-индуцированные эффекты в спектрах комбинационного рассеяния нанокристаллического кремния . . . . . . 96 Нанобиология А.А. Зубарева, Д.В. Курек, С.В. Сизова, Е.В. Свирщевская, В.П. Варламов

Определение физико-химических параметров наночастиц модифицированного хитозана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 С.В. Стовбун, А.А. Скоблин, А.И. Михайлов, М.В. Гришин, Б.Р. Шуб, А.М. Занин, Д.П. Шашкин

Экспериментальное исследование анизометрической хиральной фазы ксерогеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 С.В. Стовбун, А.А. Берлин, А.И. Михайлов, В.И. Сергиенко, В.М. Говорун, И.А. Демина, Т.С. Калинина

Физико-химические свойства высокомолекулярного растительного полисахарида класса гексозных гликозидов (Панавир) с противовирусной активностью. . . . . . . . . . . . 112

НАНО

краткие сообщения

Наноматериалы конструкционного назначения А.В. Галахов, Н.А. Аладьев

Аэрозольные порошки с фрактальной структурой. . . . . . 116 Правила для авторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Для рекламодателей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Публикуем статьи по проектам ФЦП Редакция «Российских нанотехнологий» обращается к руководителям проектов, поддержанных ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям научно-технологического комплекса России на период 2007–2013 годы», «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» и «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы». Мы будем рады опубликовать статьи с результатами, полученными в ходе выполнения ваших проектов. Статьи могут быть подготовлены как в научные рубрики, так и в деловые – «Научно-техническая политика», «Исследования и разработки». Публикуя в нашем журнале статьи с результатами проектов ФЦП, вы убиваете двух зайцев: отчитываетесь перед заказчиком и повышаете свои ПРНД. В правилах для авторов (стр. 118) вы найдете все необходимые указания для подготовки публикаций. А если остались вопросы, пишите, звоните нам: +7-495-930-87-07, sozerin@strf.ru Редакция 4

Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


анонс

В этом номере В статье Е.С. Трофимчука и др. описан оригинальный метод получения пористых пластин из различных неорганических веществ с использованием полимерных матриц, высокодисперсная с трук т ура которых сформирована по механизму крейзинга. Структура пористой пластины и ее характеристики могут ПЭМ микрофотография фрагментов пористых пластин Ag варьироваться в широких пределах и зависят от морфологии исходной полимерной матрицы, степени ее деформации, количества и способа введения неорганического компонента.

стр.

41

В работе А.А. Тимофеев и др. исследователи с помощью микроскопа наблюдали за зарождением и процессами эволюции кластеров золота в трехслойной системе «углерод – (золото + у гл е р од ) – углерод». Показано, что размеры образовавшихся нанокластеров золота зависят от длительности воздействия пучком быстрых электронов. Обнаружено, что Схематическое изображение трехслойного средний размер наноклаобразца на подложке NaCl стеров уменьшается по мере удаления от центра источника тепла и за пределами воздействия электронного пучка нанокластеры не образуются. Изменение размеров нанокристаллов в этой области коррелирует с профилем интенсивности электронного пучка.

стр.

80

В статье А.А. Зубаревой и др. в ходе работы были получены наночастицы на основе модифицированного хитозана и различными методами определены их физико-химические параметры. По результатам проведенного исследования было показано, что не существует универсального метода определения размеров полученных наноструктур. Однако при использовании нескольких методов и объективной оценки достоинств и недостатков каждого из них возможно не только определение размера частиц с высокой точностью, но и получение дополнительной информации об их морфологии, которая важна при дальнейшем использовании их в качестве векторов для доставки биологически активКонфокальная микроскопия ФИТЦ ных веществ. меченных наночастиц полистирола

стр.

102

W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

Первый автор Лазерно-индуцированным эффектам в спектрах комбинационного рассеяния нанокристаллического кремния посвящена работа ученых (стр. 96) из НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына, МГУ им. М.В. Ломоносова. На вопросы отвечает первый автор исследования, ведущий научный сотрудник, руководитель научной группы Алексей Ольгердович Рыбалтовский. Почему была выбрана методика комбинационного рассеяния для исследования влияния лазерного излучения на нанокристаллический кремний? Из всех спектроскопических методов исследования твердого тела методика комбинационного рассеяния (КР) в применении к порошкообразному нанокристаллическому кремнию может дать максимальное количество информации о внутреннем состоянии самого вещества и его изменении в процессе лазерного воздействия. Современная методика КР позволяет четко фиксировать малейшие изменения колебательных состояний данной системы или отдельных ее структурных элементов в зависимости от разного рода воздействий на эту систему, в том числе и лазерного. При этом изменения в образцах могут быть зафиксированы с разрешением меньше одного микрона при сканировании зондирующего лазерного излучения по поверхности или объему данного объекта исследования. Поэтому рассматриваемая методика дает возможность подробно изучить не только трансформацию отдельных частиц нанокремния при фототермическом лазерном воздействии, но и установить влияние окружения на эти частицы во время самого воздействия. Установки по изучению КР позволяют производить зондирование исследуемого объекта, в том числе и слоя порошка нанокристаллического кремния с помощью различных частот лазерного излучения, изменяя в пределах нескольких порядков его мощность. Это в свою очередь создает уникальные возможности для изучения процессов трансформации частиц нанокремния в непрерывном временном режиме при облучении. В исследовании использовалось лазерное излучение с длиной волны равной 532 нм. Почему использовали именно эту длину волны? Из двух лазерных рабочих длин волн 532 и 785 нм, которые существуют в данном спектрометре КР, нами в экспериментах с порошкообразным нанокремнием использовалось более коротковолновое излучение. Такой выбор обусловлен по крайней мере двумя причинами. Первая связана с тем, что излучение подобного типа по своему диапазону ближе всего подходит к естественному дневному освещению. А вторая причина отвечает возможностям наблюдения более выраженного эффекта фототермического преобразования частиц нанокремния из-за большего коэффициента поглощения для них на данной длине волны. В чем новизна исследования? Новизна данного исследования заключается прежде всего в том, что используемое непрерывное лазерное излучение с длиной волны 532 нм в качестве зондирующего для получения сигнала КР от порошка нанокремния одновременно применяется в качестве инструмента, изменяющего физико-химическое состояние данной среды. При этом, используя возможности имеющейся аппаратуры, можно изучать развитие термоокислительных процессов в порошке на воздухе в широких временных интервалах и при варьировании мощности лазерного излучения в пределах нескольких порядков. Что, по вашему мнению, самое важное в исследовании и почему? Самое важное является продемонстрированная с помощью КР возможность создавать и менять в широких пределах физико-химическое состояние порошка нанокремния путем воздействия самого зондирующего лазерного излучения. При соответствующем увеличении его мощности можно получить практически полностью окисленное состояние этих частиц, сопровождающееся процессом выделения тепловой энергии. Кроме того, в этом случае впервые наблюдалось появление необычного сигнала КР для кремния, который мы связываем с развитием сильных напряжений на границе «ядро-оболочка» частицы в процессе ее остывания после лазерного воздействия. Таким образом, предлагаемые в данной работе подходы и методики исследования позволяют не только целенаправленно получать новые состояния нанокристаллического кремния. Они также дают возможность внести определенный вклад в развитие представлений о механизмах диссипации энергии лазерного излучения в сильно поглощающих и рассеивающих мелкодисперсных средах.

5


научно-техническая политика

Медаль или миллион долларов?

Игнат Соловей

Мы продолжаем серию интервью с редколлегией нашего журнала. На сей раз о развитии нанотехнологии рассказывает доктор химических наук, профессор химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Михаил Яковлевич Мельников.

– Михаил Яковлевич, какие технологии современной нанонауки вы считаете наиболее перспективными? – Все технологии, связанные с материаловедением в широком смысле этого слова, потому что в этой области всегда можно найти что-то новое. Если говорить о научных направлениях, то, конечно, большой интерес представляет компьютерное моделирование, раньше этим мало занимались. – Вы имеете в виду компьютерное моделирование новых материалов и наносистем? – Да. Ученому всегда хочется решать интересные ему задачи. Но описание параметров различных систем с точки зрения красоты науки невероятно трудоемкая и сложная задача, для решения которой необходимо сотрудничество с хорошими экспериментаторами. Всегда уровень сопоставления модельных представлений и реалий – мучителен. Гораздо проще создать общую теорию и составлять список исключения из нее. Решать конкретную задачу с помощью методов компьютерного моделирования – это непросто, потому что 6

вроде бы общие алгоритмы более или менее понятны, но по ходу работы возникает множество деталей, ответвлений. – То есть компьютерное моделирование – это своего рода творческий подход ученого к решению задачи на новом уровне? – Это творческий и прогностический метод решения научных задач, который значительно экономит время. Грубо говоря, даже скрининг подходов. А поскольку эксперименты в нанонауке долгие и трудоемкие, то грамотное их проведение даст большой выигрыш. Разумеется, этим должны заниматься ученые, владеющие компьютерными навыками, которые смогли сделать шаг от чистой науки к материаловедению. Сегодня с помощью компьютерного моделирования в наших институтах решают проблемы сенсорных, градиентных и конструкционных наноматериалов. И, как показывает опыт, такие расчеты заметно удешевляют последующий эксперимент. – Какие изменения в нанонауке за последние 20 лет вы бы отметили? Какие направления, которые считались перспективными, не оправдались, а какие вырвались вперед? Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


научно-техническая политика – Наука может вырваться вперед, когда она востребована. Например, по данным журнала «Российские нанотехнологии», в разделе «Наноэлектроника» за последние семь лет было опубликовано всего несколько статей. Это не означает, что нет фундаментальных исследований в этой области, но, по всей видимости, в реализации нанотехнологий в этой важнейшей области мы заметно отстаем. Ситуацию не выправить приобретением готовых технологий 10–15-летней давности. Кроме того, рядом Китай, и при той стоимости продукции, которая идет с Востока, нам невыгодно этим заниматься. Конечно, и у нас есть конкурентоспособные изделия, прежде всего двойного назначения, на которые нельзя устанавливать американские, тайваньские или китайские микросхемы. У наших изделий очень большой разрыв по времени и стоимости с конкурентными рынками. Конечно, можно сократить цену на них на 20 %, но в два раза этого сделать просто нельзя. – В гаджетах и бытовой технике мы проигрываем. Куда надо вкладывать средства сегодня? – Я бы сказал, что здесь мы уже проиграли. Мы вошли в ВТО, и надо понимать, что на мировом рынке есть сферы, где нас просто не будет. Поэтому нужно сконцентрироваться на тех областях, где мы можем занять свою нишу. Это, например, композиционные и функциональные материалы, в этой области мы конкурентоспособны. Также я думаю, что нужно больше внимания уделять сфере биомедицины и наномедицины. Без собственной фармацевтики и нормальной диагностики жить просто невозможно. Без этих составляющих нельзя решить задачи, которые сегодня декларирует государство. А от того, что мы вложим еще двести миллиардов в регионы, люди точно дольше жить не станут. Собственно говоря, финансировать можно все. Другой вопрос, на что вы тогда рассчитываете? Если хотите стать серьезным игроком на мировом рынке – это одно, другое дело, если вы собираетесь решать свои внутренние проблемы, например, на рынке СНГ в триста миллионов человек. И этого вполне достаточно, чтобы жить на внутреннем потреблении, это та числовая граница, которая обеспечивает необходимые темпы роста экономики. Но для этого сначала надо выпускать продукцию и, конечно, развивать промышленность, ведь во всем мире функции ОТК для НИРовских и ОКРовских работ выполняет производящая промышленность. Я помню, на Международном салоне изобретений в Женеве мы выставляли прибор, а наши соседи по стендам тайваньцы – компьютерную игру. Мы уехали оттуда с серебряной медалью, а они с миллионом долларов. Это было наше первое острое ощущение от мира коммерциализации научных результатов, мы почувствовали разницу в целях и психологии, об этом не надо забывать. – Как изменилось отношение к нанотехнологиям в стране на разных уровнях: в науке, в бизнесе, государственных структурах? – Что вам сказать? Все ошибаются. Например, японцы создали у себя мощности по производству фуллеренов, считая его перспективным. Но оказалось, что в таких масштабах они не востребованы. У всех есть промахи. Сейчас, например, все бросились к графену. Нанотехнологии – это область рискованных вложений. Здесь можно очень крупно выиграть, но всегда надо решать вопросы сбыта изделия, это длинная цепочка. И у нас она своеобразная. Есть государство, есть ученые, и между ними штрихпунктирная линия. В разное время и в разном виде между ними оказываются посредники. Но каждый раз этим участникам, чтобы прийW W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

ти друг к другу, надо прыгать через пропасть. А за рубежом этого нет. – Разве в этом не помогают технопарки? – Технопарки есть разные. Одни работают, как свечные заводы, и это не худший случай, потому что они что-то производят. Там работают люди, приобретают квалификацию, выпускают продукцию, которая востребована, но ее качество и уровень я пока не обсуждаю. С другой стороны, есть технопарки, представляющие собой просто офисные помещения, и это классика жанра. Там работают деловые люди, но они не имеют отношения к развитию науки и техники, они просто зарабатывают деньги. Важно, какие задачи ставят перед технопарком, как используется интеллектуальная собственность. По-моему, до сих пор Стэнфордский университет зарабатывает миллионы долларов от использования патента на один из наиболее востребованных онкопрепаратов цисплатин. Это другой уровень работы, это другой мир. Конечно, и у нас так работают, например, IT-компании. Эта область бизнеса нашла себя: малая материалоемкость и большой интеллектуальный вклад. Другое дело, если вам нужно что-то произвести, подготовить всю разрешительную документацию, пройти все цепочки согласования. Советская наука была замечательная, когда надо было решить задачу, то она решалась, но без учета затрат, мы были воспитаны в таком духе. – Какими нанотехнологическими задачами занимается ваша научная группа? – Мы занимается катализом, фотохимией супрамолекулярных систем в приложении к преобразованию солнечной энергии. Это пока модельные эксперименты. Занимались мы и люминесцентными зондами для биомолекул в Англии и получили патент, который, естественно, остался в Англии, у нас же – моральное удовлетворение как у соавторов. Патент, который мы получили здесь в области фармации, касается разработки эффективного противоопухолевого платиносодержащего препарата. Предклинические испытания препарата мы провели на свои деньги при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и остановились, так как клинические испытания в России стоят дорого, длятся безнадежно долго и в итоге это никому и не нужно, ведь гораздо проще приобретать медикаменты в других странах, сложилась целая «индустрия» экспорта. При этом наши препараты, например, растворимая форма цисплатина, может оказаться полезным для лечения ряда специфических онкозаболеваний. Какое-то время мы подержим патент, а потом, скорее всего, забудем о нем. – Не могли бы вы назвать сильные научные группы по разным направлениям нанотехнологии? – Есть высоко цитируемые люди, которые много сделали для развития своего направления, например Михаил Алфимов – в области фотохимии. Но если мы будем говорить о конструкционных материалах, то речь идет сразу о многих группах и подгруппах. Кто-то замечательно наносит титановые покрытия, другой – создает сам титан, третий – полимерные конструкционные материалы, а этот – мембраны, эти коллеги – специалисты по углероду, другие – по нанотрубкам, третьи – по графену. Поле велико, и квалифицированные ученые у нас есть, но тех, кто занимаются действительно «нанопроблемами», всего 10–15 %. Остальные лишь используют слово «нано», без которого могли бы и обойтись для решения всех своих проблем, кроме одной – финансирования, но так было всегда. Сегодня для ученых приставка «нано» – это способ получить внимание власти в денежном выражении. 7


научно-техническая политика Государство не формулирует глобальные технологические проблемы. Слово модернизация, которое к ним не относится, означает, что все, что у нас есть, должно работать лучше. А как? В свое время у нас были ядерный и ракетный государственные проекты, которые определялись нуждами ВПК. Разве какая-то область промышленности ставит перед собой подобные задачи сегодня? Металлургия – нет, «Газпром», энергетики – тоже. Получается, что крупнейшие государственные корпорации не формулируют глобальные задачи. – Если бы у вас была возможность их сформулировать, какие бы направления назвали вы? – На государственном уровне задекларировали несколько программных направлений. Одно из них называлась народосбережением. Людей беречь надо, это первое. Соответственно, на первое место выходят проблемы медицины, экологии и всего сопутствующего. А дальше мы должны дать ответ на вопрос: как мы собираемся жить? Если за счет нефти и газа, значит, нужно заниматься их добычей и переработкой. Если выберем машиностроение, надо формулировать другие задачи. Если высокими технологиями на уровне нано, значит, раскрыть эту задачу по всей цепочке – от образования до производства. Сейчас таких сквозных цепочек у нас нет, хотя и времени для этого было отведено мало. Ведь дерево плодоносит не на первый, второй и даже не на третий год. А потом выясняется, что это и вовсе был не тот саженец, на который вы рассчитывали. По моему мнению, то, что в нанотехнологии будет сделано сейчас, было уже запатентовано в последние лет десять, но по разным причинам не было использовано и доведено до технологического уровня. Если тщательно проанализировать патентные ресурсы в области наноотрасли за последние 5–7 лет, то, я думаю, вы получите информацию о том, что нового будет произведено в ближайшие пять лет в этой области. – А какое место там займут отечественные разработки? – Маленькое. Но мы еще не отстали до такой степени, что не можем понимать, что делать. Это уже неплохо для принятия решений. Просто время, отведенное на эти решения, стремительно сокращается. И это нормально, так происходит во всем мире. – Времени на принятие решений все меньше. Какие технологии тогда следует включить в список критических? Как вы оцениваете роль форсайта? – Я был поражен этим форсайтом, когда из вороха информационного «мусора» можно выуживать действительно разумные идеи, когда непрофессионалы в нашей области дают профессиональный совет. И это дорогого стоит. Это ощущение я вынес после общения с представителями

Высшей школой экономики, но сам дать какой-либо прогноз сейчас не могу. Если посмотреть на дорожные карты по каждому направлению нанонауки и нанотехнологий, то все они выглядят убедительно. Но в них всегда есть лукавство, которое отчасти определяется заказчиком. Все аргументированно, но если задать вопрос, единственный ли это путь решения данной проблемы, то выяснится, что – нет, есть много разветвлений, возникающих на коротких отрезках. Посмотрите прогнозы 20-летней давности, иногда создается впечатление, что их делали абсолютно безграмотные люди, почти ничего из их прогнозов не реализуется. Поэтому и я не берусь их делать. – Какие области или проекты в нанотехнологиях должен поддерживать мелкий и средний бизнес, а что – государство? – Мелкий и средний бизнес должен поддерживать то, что ему выгодно и в чем он остро нуждается. У Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере, например, это на 90 % строительные, лакокрасочные, полимерные материалы, где есть нанокомпоненты, обеспечивающие те или иные преимущества продукта на региональном рынке. В Фонде сама защита проектов тщательно выстроена и, что очень важно, включает личное общение с заявителем. По поводу среднего бизнеса сказать что-либо сложно, потому что его у нас практически нет. А вот крупный на сегодняшний момент самодостаточен, на три четверти он сырьевой и решает частные локальные проблемы. Государство же, в свою очередь, во-первых, по своим функциям должно поддерживать все, что касается безопасности. Во-вторых, как ни парадоксально, достаточно широко поддерживать определенные группы ученых, чтобы в стране всегда были разбирающиеся в науке и во вновь возникающих технологиях люди. В-третьих, на паритетных началах оказывать поддержку науке вместе с бизнесом, но не брать на себя функции паровоза, потому что в противном случае, все, что сделает государство, оно даром отдает крупному бизнесу. – Какую роль сыграла государственная поддержка нанотехнологий? – От того, что часть денег все-таки попала в науку, хуже не стало. В целом по стране в лучшую сторону изменился экспериментальный уровень обеспечения работ в области нанотехнологий. В определенной степени меняется и система подготовки специалистов. За это огромное спасибо. А вот эффективность использования средств – это уже другой вопрос. Хорошо бы этими деньгами распорядиться с большим умом, может быть, более внимательно отслеживать обратные связи. Но никто ведь этого профессионально не делает. Беседовала Ольга Баклицкая-Каменева

»nanorf.ru новости 8

аналитика

карьера

Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


научно-техническая политика

Функциональные наноматериалы

Игнат Соловей

Слово «нанотехнологии» сегодня знакомо всем. Впервые оно зазвучало десять лет назад, когда разделы, связанные с нанотехнологиями и нанонаукой, были добавлены в Федеральную целевую научно-техническую программу «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002–2006 годы» постановлением Правительства России. После этого была принята следующая Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 годы», а финансирование по направлениям нанотехнологий и нанонауки возросло. В апреле 2007 года Президентом РФ была подписана Президентская инициатива «Стратегия развития наноиндустрии». Что изменилось за это время? В каком направлении развивается нанотехнологическая наука и промышленность? Своим мнением делится член редколлегии нашего журнала, член-корреспондент РАН, профессор Алексей Викторович Лукашин, факультет наук о материалах МГУ имени М. В. Ломоносова.

– Алексей Викторович, какие области нанотехнологий вы считаете приоритетными сегодня? – Я могу назвать себя специалистом в области функциональных наноматериалов, поэтому остановлюсь на этом. Несомненные лидеры по числу публикаций и вызываемому W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

интересу – это графен и материалы на его основе, которые могут найти применение в микронаноэлектронике и в качестве прозрачных проводящих покрытий. В целом научный мир уделяет электронике много внимания, продолжаются исследования в области дальнейшей миниа9


научно-техническая политика тюризации устройств, создается новый класс материалов и технологий, направленных на уменьшении энергопотребления, увеличение скорости работы устройств. Это и новые технологии отображения информации и разработка гибких прозрачных экранов, всего, что связано с современными гаджетами. Конечно, это не означает, что в ближайшем будущем мы сможем отказаться от обычной электроники, но такие исследования ведутся активно, потому что у кремния есть свои ограничения по степени миниатюризации, а устройства на основе графена позволят их преодолеть. А вот количество работ по органической электронике в последнее время стабилизировалось. Исследования по OLED продолжаются успешно, а в молекулярной электронике все не так просто, недостатков пока больше, чем достоинств, системы неустойчивы во времени, разрушаются под воздействием внешних факторов, окисляются, получаемые токи достаточно низкие. Сегодня в функциональных материалах трудно найти область, где бы не было наноматериалов. С одной стороны, это дань моде, возможность получить финансирование, с другой стороны, каждый материал можно рассматривать как наноструктурированный. Но некоторые специфические показатели материалов обусловлены его структурированием именно на наноуровне. В первую очередь это касается сенсорных материалов. Без исследования их морфологии на наноуровне невозможно достичь высоких показателей по чувствительности, селективности, воспроизводимости. Или различные химические источники тока. Высокие характеристики даже у классических литиевых источников тока – энергоэффективность, емкость, скорость зарядаразряда – удается получить благодаря применению нанотекстурированных поверхностей электродов и специальных электролитов. Появился и новый класс источников – литиево-воздушные аккумуляторы, но до создания промышленных условий их производства еще далеко. Большой интерес представляют новые оптические материалы, в том числе наноструктурированные градиентные покрытия с улучшенными оптическими характеристиками. Особо можно выделить фотонные кристаллы (рис. 1, 2). С одной стороны, это достаточно давно известные материалы с особенной структурой – периодическим изменением показателя преломления в пространственных направлениях. С другой стороны, синтезировать такие прецизионные кристаллы с заданным очень узким распределением структурированных элементов мы научились благодаря развитию нанонауки, развитию подходов коллоидной химии и методов самосборки. Сейчас появляются новые классы фотонных кристаллов, которые обладают собственной генерацией. Создание на их основе различных лазерных элементов в последнее время широко освещается в литературе. Область применения фотонных кристаллов очень велика – от компактных волноводов и суперлинз с отрицательным показателем преломления до новых дисплеев. Всем известны магнитные материалы, свойства которых активно используют в системах хранения информации. Увеличение плотности записи в первую очередь связано с уменьшением размера одного бита памяти. Наличие так называемого суперпарамагнитного предела, когда при уменьшении размера ферромагнетика до определенных размеров происходит его переход в суперпарамагнитное состояние, приводит к невозможности записи информации из-за спонтанного перемагничивания при комнатной температуре. Для ее сохранения с уменьшением размера бита 10

Рисунок 1. Точечный дефект в фотонном кристалле на основе полистирола

Рисунок 2. Инвертированный фотонный кристалл на основе палладия

необходимо использовать особым образом нанотекстурированные поверхности. В этой области не только проводятся активные научные исследования, но готовые изделия уже применяют во многих устройствах, начиная с жестких дисков компьютеров. – Какие изменения произошли в методах исследования наноматериалов? Что изменилось за последние десять и более лет? – За такой длительный период значительно изменились методы анализа вещества в нанокристаллическом состоянии. Сегодня ученые работают с атомно-силовыми и туннельными микроскопами, усовершенствовались методы электронной микроскопии, как сканирующей, так и просвечивающей. И, разумеется, повысилась чувствительность классических методов, что позволило исследовать очень малые количества наноструктурированных материалов и нанопорошков. Если в девяностые годы Россия сильно отставала по уровню исследований от Запада, теперь собственное оборудование, как исследовательское, так и синтетическое, появилось во многих университетах и институтах, и мы наверстываем упущенное. Поэтому в последнее время сильно продвинулись направления, связанные с наноэлектроникой, сенсорныР О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


научно-техническая политика ми и оптическими материалами, фотоника, нанобиотехнологии. Если говорить о неоправдавшихся надеждах, то в какой-то мере это высокотемпературная сверхпроводимость. Технология синтеза таких материалов оказалась существенно сложнее, нежели предполагалось. И высокотемпературные сверхпроводники только-только начинают завоевывать рынок, замещая классические металлические сверхпроводники первого поколения. – Для химиков термин «нанотехнологии» связан с коллоидной химией, но обыватель столкнулся с чем-то непонятным. Меняется ли в обществе понимание нанотехнологий? – Можно сказать, что общественно-просветительские работы ведутся, но в целом создано много лишнего псевдонаучного шума вокруг нанотехнологий. В повседневной жизни можно встретить «нано-» и к месту, и не к месту: нанокраски, нанокремы, наномойки и наноноски – чего только нет с этой приставкой. А где «нано-» и правда есть, об этом и не все знают, как в просветляющей оптике, например, или в электронике. – Какие направления исследований вашей научной группы можно отнести к нанотехнологиям? – В какой-то мере все, чем занимается наша группа, это нанотехнологии – экспериментальные подходы к созданию различных типов упорядочивания наноструктур. Получаем не просто нанопорошок или наноструктуры, а заставляем наночастицы собираться в массивы с определенным порядком в пространстве, например магнитные нанопроволочки (нитевидные наночастицы), собранные, как карандаши в коробке. Такие структуры можно использовать, например, для записи информации со сверхвысокой плотностью или в качестве оптических материалов, фотонных кристаллов с пространственно повторяющейся структурой (с периодом повторения – от нескольких нанометров до нескольких десятков нанометров). Без использования специальных подходов получить такие структуры невозможно. Можно, например, использовать пористые матрицы с упорядоченными структурными полостями, которые мы заполняем нужным веществом – магнитным или полупроводниковым. А затем, удалив матрицу, получаем объемную упорядоченную структуру. Другой подход – использование методов самосборки, который мы применяем для получения фотонных кристаллов. Такие материалы могут быть оптическими и магнитными, каталитически активными или сенсорными. В частности, исследования в области магнитных материалов для систем хранения информации и сенсорных материалов для газовых датчиков выделяют нашу группу среди остальных. – Расскажите, пожалуйста, подробнее об этих материалах. – У наших магнитных материалов высокая поверхностная плотность записи, и по многим показателям они находятся на уровне лучших образцов других мировых научных центров. Что касается сенсоров, мы умеем изготавливать материалы с разными наборами характеристик. Например, газовые сенсоры для детектирования метана и природного газа. Можно изготовить хороший чувствительный сенсор, но не с лучшими показателями по селективности. Для автономных сенсоров, которые устанавливают в шахтах для детектирования метана, очень важный параметр – малое энергопотребление, они должны работать на одной батарейке продолжительное время. Этому требованию удовлетворяют не все типы сенсоров. Мы научились изготавливать сенсоры, которые можно применять и для системы безопасности шахт, и в быту, ведь взрывы бытового газа сегодня не W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

редкость. Они долго работают, обладают высокой чувствительностью и хорошей селективностью, сейчас выпускают их опытные партии. Газовая система России, к сожалению, требует повышенного внимания и модернизации, время ее эксплуатации истекло, поэтому принята программа по установке сенсоров, которые позволяют детектировать утечки. – Одна из разработок вашей группы – это мембраны, которые можно использовать в нефтегазовой отрасли? – Да, мы разрабатываем неорганические мембраны на основе пористого оксида алюминия. Такие мембраны давно известны и не нами изобретены. Но мы научились управлять процессами их роста для получения воспроизводимых характеристик по пористости и распределению пор по размерам. Сначала мы их использовали для создания композитов, заполняли поры и получали магнитный материал. Но потом поняли, что и сами по себе мембраны представляют большой практический интерес. Сейчас мы умеем создавать пленки-мембраны, в которых поры строго перпендикулярны к поверхности, упорядочены и могут иметь разный профиль толщины по длине. Хотя для работы мембраны упорядоченная пористость не особенно нужна, она позволяет достичь более высоких показателей открытой пористости. Такие мембраны можно чем-то заполнять – и мы научились это делать – например, катализатором при газовом катализе, что существенно увеличивает эффективность самого катализа. Наша технология позволяет получать мембраны с узким распределением пор по размерам, поэтому их можно использовать для селективного разделения различных газовых смесей и жидкостей. У неорганических мембран есть существенное преимущество перед полимерными: они более прочные и выдерживают высокие температуры – до 700–800 градусов Цельсия. Это увеличивает срок их использования. С одной стороны, мембрану можно использовать для очистки газов на производстве с высокими температурами, с другой стороны, отжечь, если она загрязнена, а полимерные мембраны для этого не подходят. Пока, правда, неорганические мембраны дороже, но с развитием технологий их производства, я уверен, их стоимость существенно снизится. Как можно использовать их свойства? Во-первых, для разделения газов. Вы, наверно, слышали о проблеме сопутствующих нефтяных газов, которые сейчас сжигают в факелах. Правительством РФ принята программа запрета их сжигания в целях предотвращения загрязнения атмосферного воздуха. А если газы разделять, отделяя метан от тяжелых фракций? Его можно было бы использовать сразу на нефтяной вышке для выработки электроэнергии, не затрачивая добытую нефть на бензин для транспортных средств. Ведь и для работы самой вышки, и для обслуживания энергией транспортных средств и персонала требуются большие затраты. Причем первичную обработку надо проводить непосредственно на местах добычи, так как переработка сопутствующих газов в удаленных местах нерентабельна. Поэтому мембраны очень пригодятся для разделения сопутствующих газов. Это не единственная область применения, мембраны можно использовать для очистки и фильтрации промышленных газов на химических производствах или при выбросах на теплоэлектростанциях, при работе с мелкодисперсной пылью или для разделения и очистки жидкостей. – В ваших мембранах и сенсорах заинтересована нефтегазовая промышленность. Какие еще научные разработки, по вашему мнению, могут быть коммерчески эффективными? – Действительно, пока что мы видим отклик со стороны нефтегазовой отрасли. К сожалению, в России интерес 11


научно-техническая политика к высоким технологиям (в той области, где мы работаем) ограничен именно нефтегазовой отраслью. Оно и понятно, сегодня это беда нашей страны: все завязано на добычу и переработку полезных ископаемых. Что касается наноэлектроники, магнитных и оптических материалов, здесь проявляется активность со стороны зарубежных групп. Мне кажется, что коммерциализировать в России такие высокотехнологические продукты достаточно сложно, потому что их производство требует огромных вложений для организации инфраструктуры. – Какие направления нанотехнологий следует включить в критические технологии, на ваш взгляд? – По моему мнению, формирование таких направлений должно определяться текущим развитием науки. Нельзя заранее точно предсказать, где произойдет прорыв, хотя мы проводим форсайт, пытаемся идти в ногу с зарубежными странами и предсказать какие-то направления развития. Безусловно, необходимо проводить исследования в области электроники и наноэлектроники. Сложно представить развитие технологического общества при ином развитии событий. Все острее будет вставать вопрос и об альтернативной энергетике, использовании возобновляемых источников энергии – ветра и Солнца, разработке преобразователей и передатчиков энергии, аккумуляторов высокой емкости и малого веса. Очень важное направление – все, что связано со здравоохранением, потому что это волнует каждого. Конечно же, с помощью нанотехнологий можно изготовить эффективные лекарства, например для борьбы с раком. Те же мембраны медицина широко использует, например для

очистки крови. Для фильтрации биологических сред подходят и наши мембраны, но до использования они должны пройти много стадий апробаций. Большое значение надо уделять экологии, это бич современного общества, практически все загрязнено. Устаревает оборудование, нормы соблюдаются не всегда… – Какие проекты необходимо финансировать государству? – Безусловно, государство должно поддерживать фундаментальную науку. Мне кажется, это обязанность государства, хотя сегодня и утверждается, что на науке необходимо зарабатывать, наука должна сама себя обеспечивать, это в корне неверный подход. Ни в одном развитом государстве такой подход не рассматривается. Сегодня акценты смещены в сторону коммерциализации, практического применения. Рынок сам определит, в каких областях должна происходить коммерциализация, это не должно происходить по указу сверху. Бизнес-структуры естественным образом будут вкладывать деньги в востребованные разработки. Государство, конечно, может выступать заказчиком, например, в области военных технологий или медицины. А вот фундаментальную науку без государства никто не поддержит. Если мы хотим быть передовой державой, то государство должно финансировать фундаментальные науки. Другое дело – как выбрать, какое направление здесь важно, а какое нет. Для этого необходимо иметь (и ценить!) квалифицированных экспертов, а это, в свою очередь, требует вложений в образование и его интеграцию с фундаментальной наукой. Беседовала Ольга Баклицкая-Каменева

ОКАЗАЛСЯ В ЦЕНТРЕ СОБЫТИЙ? НАПИШИ СТАТЬЮ Друзья, мы очень хотим побывать на всех «наноконференциях», куда вы нас приглашаете, но, к сожалению, не можем из-за нехватки времени и рабочих рук. Поэтому мы предлагаем рассказать о мероприя­тиях вам самим. Если ваше сообщение получится содержательным и интересным, мы опубликуем его в журнале «Российские нанотехнологии». В такой статье нам бы хотелось видеть: • вступление, где необходимо сообщить, где, когда и какая конференция (симпозиум, форум, школа и т.д.) прошла. Кратко описать тематику и актуальность; • краткие описания докладов – не всех, а только тех, которые вызвали наибольший интерес. По каждому из них указать основные достижения, новизну исследования по сравнению с имеющимися результатами. Можно привести точку зрения противника данной теории/метода (эксперта, сомневающегося в результатах); • дальнейшие перспективы исследования данного вещества (объекта, изделия и т.д.), над чем авторский коллектив будет работать, чего хочет достигнуть. Ждем ваши сообщения по адресу: nano_hr@strf.ru 12

Редакция

Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


научно-техническая политика

ИНТЕРАКТИВНЫЕ УЧЕБНОНАУЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ УДАЛЕННОГО ДОСТУПА К СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМУ ОБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ НАНОИНДУСТРИИ

В рамках федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы» (далее – Программы) Министерством образования и науки Российской Федерации был инициирован (на конкурсной основе) комплекс работ по созданию функцио-

нирующих в режиме удаленного доступа интерактивных учебно-научных комплексов (УНК) на базе специализированного оборудования для дистанционного обучения и экспериментальных исследований, проводимых по направлениям деятельности национальной нанотехнологической сети.

W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

к.т.н. А.А. Малахов1, м.н.с. С.В. Морозов², к.т.н. Ю.А. Сытняк² 1 НИЯУ

МИФИ, 115409, Москва, Каширское ш., 31 2 Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБНУ «Госметодцентр», 115998, ГСП-8, Москва, ул. Люсиновская, 51 E-mail: aamal50@list.ru

Необходимость реализации проектов названной тематики обусловлена тем, что при реализации мероприятия 2.3 Программы «Формирование кадровой информационно-аналитической системы наноиндустрии» решались крупномасштабные задачи по созданию научно-образовательных 13


научно-техническая политика центров (НОЦ) по нанотехнологиям, их оснащению современным оборудованием и созданию современного учебно-методического базиса для отечественной наноиндустрии. Данные мониторинга показали, что оборудование НОЦ интенсивно используется для образовательного процесса – практических занятий студентов, аспирантов, молодых ученых. Однако на качество обучения непосредственно влияет доступность современного научно-исследовательского и технологического оборудования, но не каждый вуз может обеспечить свой НОЦ дорогостоящими приборами современного уровня для изучения всего многообразия методов исследований наноматериалов, поэтому показать обучаемым возможности современной приборной и технологической базы можно, только объединив доступ к ресурсам различных НОЦ. Для осуществления учебного процесса необходимо наличие учебнометодических материалов, позволяющих изучить базовые принципы работы и обеспечить подготовку и проведение лабораторного практикума. Существенное продвижение в обучении навыкам работы на современном специализированном оборудовании может быть достигнуто путем создания электронных образовательных ресурсов нового поколения, основанных на мультимедийных технологиях и интерактивных обучающих программах. С позиций применения такого метода к изучению современного оборудования в состав интерактивного УНК необходимо включать: – образовательные программы, предназначенные для изучения комплекса специальных дисциплин и ориентированные на текстовый и иллюстративный материал, представляемый в удобной и наглядной форме, а также на разносторонний и интенсивный лабораторный практикум; – мультимедийные образовательные ресурсы, содержащие учебные и информационно-справочные материалы по принципам работы и методам исследования для подготовки студентов и исследователей к практической работе со специальным оборудованием, видеофильмы, анимации и иные материалы, дополняющие лекционные курсы; – интерактивные программы тестирования и контроля знаний; – мультимедийные программные системы-симуляторы приборов и установок, воспроизводящие интерфейс оборудования, интерактивный режим 14

управления, визуализацию результата и т. д.; – системы удаленного доступа к специализированному оборудованию НОЦев, обеспечивающие выполнение эксперимента и/или наблюдение за реальным экспериментом или технологическим процессом. Необходимо также отметить такие важные преимущества электронных образовательных ресурсов, как возможность постоянного дополнения, актуализации и быстрого распространения для широкой аудитории обучаемых. Поэтому в рамках выполняемых проектов были поставлены цели расширения возможностей использования специального научного и технологического оборудования, предназначенного для комплексных исследований и диагностики структуры и свойств наноматериалов, а также синтеза наноразмерных структур путем создания как систем удаленного доступа к такому оборудованию, имеющемуся в созданных НОЦ, так и образовательных ресурсов в составе единого УНК. При подготовке технических заданий на комплекс проектов необходимо принципиально определить, что следует понимать под удаленным доступом к специальному оборудованию и сложным приборам. Рассматривались следующие варианты организации экспериментов с использованием средств удаленного доступа: – управление прибором или установкой с рабочего места удаленного абонента, в этом варианте предварительно осуществляется пересылка образцов, которые оператор устанавливает в рабочей зоне; – наблюдение за процессом исследования с использованием видеоконференц-связи, при этом образец также предварительно передается в лабораторию вместе с заданием на эксперимент, а затем в назначенное время абонент наблюдает за процессом и может руководить действиями оператора; – наблюдение за процессом исследования «чужого» образца с целью изучения приемов работы, такой вариант ориентирован в основном на студентов, изучающих нанотехнологии и наноматериалы. Очевидно, что только первый вариант можно считать в полном смысле «удаленным доступом к оборудованию». Третий вариант является учебным или подготовительным к проведению работы в удаленном доступе либо непосредственно на установке, в этом случае обучаемый получает наиболее

полное представление о своих предстоящих действиях до непосредственного выезда в НОЦ или перед сеансом работы в режиме удаленного доступа и тем самым экономит время и ресурсы. Второй вариант, т. е. наблюдение за тем, как исследуется образец, переданный в НОЦ, ориентирован на то, чтобы наиболее полно использовать рабочее время на установке. В данном случае может быть составлен график работ, в котором будут оптимально заполнены промежутки между запланированными экспериментами. К тому же только в таком режиме следует выполнять исследования или ответственные технологические операции, для которых сбой в управляющих сигналах или иные нештатные ситуации, возможные при удаленном доступе, приводят к непоправимой порче образцов или заготовок (например, как было отмечено в выполненных проектах, такая ситуация является критической при выполнении технологических процессов на нанолитографе). Рассмотренные варианты проведения экспериментов, а также необходимость создания специального учебно-методического обеспечения и программ-симуляторов нашли свое отражение в разделах технических заданий, относящихся к созданию учебно-научных комплексов и программно-аппаратных средств этих комплексов. Технологической базой создаваемых систем удаленного доступа явились имеющиеся у исполнителей приборы и установки. Для решения поставленных задач необходимо было осуществить их модернизацию в следующих направлениях: – доработать систему управления прибором (установкой) в части сопряжения с имеющимися средствами телекоммуникационной связи, здесь требуется разработка программных компонентов и, возможно, доработка аппаратных средств; – сформировать подсистему для осуществления видеоконференцсвязи с удаленными абонентами; – дополнить прибор (установку) видеокамерами, позволяющими записывать изображение из рабочей зоны для передачи участникам видеоконференции. При формировании данной тематики работ по Программе поступило значительное количество предложений от вузов, которые позволили разработать представленный ниже ряд типовых задач, вносимых в содержание работ технического задания, а также сформулировать соответствующие требования к ожидаемым результатам:

Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


научно-техническая политика – представление аналитического обзора по проблемам и задачам использования рассматриваемого вида специального оборудования; – концепция и принципы построения системы удаленного доступа; – задачи по разработке инфраструктурных компонентов системы удаленного доступа; – разработка структуры сетевого ресурса УНК; – разработка программного комплекса-симулятора; – учебно-методические материалы, лабораторный практикум, информационно-справочные материалы; – разработка мультимедийного учебного курса (лекции, иллюстративные материалы, тесты, лабораторные работы, учебный фильм); – разработка регламента доступа к УНК и его компонентам;

– создание базы данных проведенных экспериментов; – апробация интерактивного комплекса, мультимедийных ресурсов; – включение созданного ресурса в информационную сеть ННС (в информационно-аналитическую систему образовательного сегмента ННС). В результате такого подхода к формированию технических заданий всеми исполнителями проектов были реализованы комплексные решения по созданию интерактивных учебно-научных комплексов, в состав которых вошли следующие типовые компоненты: 1) интернет-ресурс лаборатории или комплекса приборов и установок НОЦ; 2) подсистема удаленного доступа к оборудованию; 3) мультимедийный программный симулятор прибора или установки; 4) интерактивный учебный контент;

5) информационно-аналитические и справочные материалы, базы данных экспериментов и т. п. Необходимо отметить, что существенное влияние на выбор технических решений и концепцию построения УНК оказывает тип оборудования и его функциональное назначение – исследовательское или технологическое. Особо следует выделить системы, построенные на базе вычислительных комплексов и специализированного программного обеспечения (пакетов), предназначенных для выполнения расчетных работ, моделирования и исследований нанотехнологических процессов, реализуемых на специальном оборудовании и требующих ресурсоемких вычислений с использованием распределенных вычислительных систем и суперкомпьютеров. В выполненных к настоящему моменту

Таблица. Функционирующие в режиме удаленного доступа интерактивные учебно-научные комплексы на базе специальных установок и оборудования № п/п

Назначение УНК

Оборудование

Исполнитель

1.

Выполнение работ с использованием сверхвысоковакуумной системы формирования и исследования морфологии, состава и электронной структуры наноматериалов методами сканирующей зондовой микроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

MULTIPROBE MXPS, Nanogen-50, MesoQ

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

2.

Измерение электрофизических и магнитных характеристик неорганических наноструктурированных материалов

Sumitomo SRDK-408, Sumitomo SRDK-305, LakeShore 340

3.

Выполнение работ на автоэмиссионном растровом электронном микроскопе – нанолитографе высокого разрешения

RAITH 150-TWO

4.

Формирование наноструктурированных материалов методом кластерного осаждения и их комплексный фазово-структурный анализ

Multiprobe MXPS VT AFM, Nanogen-50, MesoQ

5.

Исследование органических и биологических наноструктурированных материалов, объектов и систем методами сканирующей зондовой микроскопии

NanoEducator, Ntegra Aura

6.

Выполнение работ на оборудовании, реализующем методы сканирующей зондовой микроскопии и молекулярной раман-диагностики

NanoEducator, Solver P47HPRO

7.

Формирование наноструктурированных тонкопленочных покрытий с использованием современного высоковакуумного оборудования модульного типа

НаноТОП

8.

Исследование объектов наноинженерии с использованием технологических операций формирования наноструктурированных покрытий корпускулярнолучевыми методами

YLPM-1-4x200-20-20, e-VapEV-CE-3000, ДК19 CESAR 1310, VarioMatchVM 1000

9.

Выполнение работ на оптико-электронном стенде мультиспектрального лазерного сканирования с излучением в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах длин волн

Оптико-электронный стенд мультиспектрального лазерного сканирования ГОЭ-ДОЭ

10.

Выполнение работ на комплексе зондовых, атомносиловых и электронных микроскопов для диагностики и комплексных испытаний наночастиц, наноструктурированных и наномодифицированных материалов

Solver Pro, Ntegra Aura, NanoEducator, JEM 2100-F, JSM 7001F, Discover D8

11.

Исследование наноструктурированных неорганических материалов с использованием сканирующего туннельного микроскопа

Ntegra Aura

W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Рязанский государственный радиотехнический университет

15


научно-техническая политика 12.

Выполнение работ на конфокальном лазерном сканирующем микроскопе

EZ-C1 Nikon

Белгородский государственный национальный исследовательский университет

13.

Получение нанодисперсных неорганических материалов

АПК «Нанохим»

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

14.

Моделирование процессов газофазного синтеза наноразмерных структур и наноматериалов в проблемно-ориентированной среде высокопроизводительных вычислений

Симулятор реакторной установки

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

15.

Сверхпрецизионное наноразмерное травление, нанесение и модифицирование материалов с использованием остросфокусированных ионных пучков

Helios NanoLab 400

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

16.

Моделирование наноразмерных атомно-молекулярных структур, наноматериалов, процессов и устройств на их основе в распределенной вычислительной среде

HPC-NASIS II

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

17.

Бесконтактная неразрушающаяся комплексная диагностика слоистых тонкопленочных наноструктур и изучение поверхностных свойств наноматериалов с использованием уникального многофункционального рентгеновского оборудования

МРАС РИКОР

Северо-Кавказский государственный технический университет

18.

Формирование и исследование элементов наноэлектроники с топологическими размерами до 10 нм на базе полупроводниковых гетероструктур и углеродных материалов

НаноФаб 100

Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

19.

Исследование наноматериалов на базе многофункционального оборудования: электронно-ионного сканирующего микроскопа и рентгеновского фотоэлектронного микрозонда

NovaNanoLab, Escalab 250

Южный федеральный университет

20.

Исследование и диагностика 3D наноразмерной структуры материалов

Rigaku R-XAS

21.

Выполнение работ на установках фемтосекундной и нелинейно-оптической диагностики наноматериалов и структур

Stanford Research SR830, Stanford Research SR400

Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики

22.

Организация курсов дистанционного обучения, лабораторных практикумов и научных исследований на основе компьютерных моделей наноразмерных структур, наноматериалов, процессов, приборов и устройств

МИОК - Мультисервисный информационно-образовательный комплекс

НИЦ «Курчатовский институт»

23.

Выполнение работ на электронно-зондовых приборах

Titan 80-300

24.

Выполнение работ с использованием системы роботизированной кристаллизации белков

Rigaku

25.

Выполнение работ на базе измерительно-калибровочного модуля для исследования фотометрических и цветовых параметров светодиодных энергосберегающих осветительных систем на основе наногетероструктур

Konica-Minolta CS-2000

ФГУП «ВНИИ оптико-физических измерений»

26.

Выполнение работ на станциях нейтронного реактора

Вычислительный кластер, основанный на оборудовании фирмы HP

Учреждение Российской академии наук Санкт-Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН

27.

Выполнение работ на базе мессбауэровского спектрометра

Мессбауэровский спектрометр

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова

28.

Выполнение работ с использованием сети рентгеновских установок – рефлектометра, спектрометра и рентгеноакустического дифрактометра.

ДРШ, АМУР-К, АССВ-1 с многокружным гониометром

Учреждение Российской академии наук Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН

работах в основном фигурирует исследовательское или технологическое оборудование, причем в ряде случаев эта функциональность совмещается, так как технологическое оборудование позволяет выполнять экспериментальные исследования, а исследовательское 16

обеспечивает выполнение технологических операций, но в ограниченных масштабах. В таблице представлен перечень УНК, созданных в рамках Программы. Результатом выполненных работ явилось значительное расширение

круга студентов и молодых исследователей, получающих возможность не только теоретического знакомства с современными исследовательскими и технологическими установками, расположенными в различных вузах и научно-исследовательских учреж-

Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


научно-техническая политика дениях, но и получение практических навыков работы с ними. Общий объем финансирования по всем выполненным проектам в 2008– 2011 годах составил: 640.8 млн руб., в том числе объем бюджетного финансирования составил 537 млн руб., объем привлеченных на выполнение работ внебюджетных средств составил 103.8 млн руб. Распределение источников финансирования по годам в период реализации Программы представлено на рис. 1. По-настоящему уникальной задачей, поставленной перед исполнителями проектов при создании многофункцио-нальных интерактивных учебно-научных комплексов на базе оборудования, стала разработка полнофункциональных и фотореалистичных симуляторов для воспроизводства в виртуальной среде на персональном компьютере функцио-нальных возможностей специализированного научного и технологического оборудования. Учитывая отсутствие опыта создания подобных УНК и симуляторов сложного оборудования у организацийисполнителей, занимающихся преимущественно научно-образовательной деятельностью, заказчик потребовал в рамках проектов подготовить аналитические обзоры с результатами изучения мирового опыта создания и эксплуатации лабораторий удаленного доступа, анализа последних версий международных стандартов и спецификаций для программного обеспечения и сервисов, используемых для дистанционного обучения и исследований. Заказчиком также был предусмотрен перманентный мониторинг выполнения заданных в государственном контракте единых требований к разрабатываемым УНК и симуляторам с тем, чтобы они, во‑первых, отвечали основным задачам, решаемыми с их использованием, а во‑вторых, в основу их разработки были положены единые принципы построения архитектуры, мультимедийных ресурсов, сервисных возможностей, графического интерфейса и т. д. Функции монитора были возложены на ФГБНУ «Государственный научно-методический центр», который в ходе сопровождения реализации проектов осуществлял выездные проверки процесса разработки учебно-научных комплексов удаленного доступа и симуляторов используемого специализированного оборудования, контролировал своевременность представления отчетных материалов, соответствие их содержания требованиям

Рисунок 1. Распределение источников финансирования

задания, участвовал в государственной приемке результатов проектов. Значимым мероприятием, повлиявшим на успешное выполнение проектов, стал проведенный монитором 13 июля 2011 года в Министерстве образования и науки Российской Федерации семинар по реализации требований к создаваемым в рамках Программы симуляторам в составе учебнонаучных комплексов. Всего в семинаре приняли участие представители 23 исполнителей государственных контрактов, а также представители Министерства образования и науки Российской Федерации, дирекции целевой научно-технической программы, федерального интернет-портала «Нанотехнологии и наноматериалы» и др. В соответствии с методическими рекомендациями к основным задачам, решаемым с использованием симуляторов, отнесены: – ознакомительно-познавательные, т. е. изучение состава, назначения и режимов функционирования прибора или научной установки; контроль и оценка уровня полученных знаний, в т. ч . с применением системы дистанционного тестирования; – получение и контроль навыков выполнения всего комплекса подготовительных, а также заключительных (построение графиков, анализ результатов и т. п .) работ на виртуальной модели, отражающей внешний вид установки и реализующей возможность воздействий на органы управления; – получение и контроль навыков проведения тестового, а затем полного виртуального эксперимента на специализированном научном оборудовании; – методическое сопровождение использования симуляторов в составе учебно-научных комплексов. В ходе проведения семинара обсуждался состав модулей симуляторов, вид

W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

эмулируемого интерфейса симулятора, который должен совпадать с реальным интерфейсом прибора. Проведена демонстрация интерактивной удаленной работы с симуляторами, получившими предварительное одобрение заказчика. По результатам обсуждения на семинаре решаемых задач внесены корректировки в методические рекомендации по реализации требований к разрабатываемым симуляторам, которые приняты к руководству исполнителями проектов. В целом основными результатами проектов стали: – функционирующие в режиме удаленного доступа интерактивные учебно-научные комплексы, включающие системы удаленного доступа к специализированному оборудованию и симуляторы этого оборудования с комплектами технической и эксплуатационной документации; – регламенты, инструкции, методики доступа, регистрации, обучения и выполнения научно-исследовательских работ на оборудовании УНК в режиме удаленного доступа; – электронные обучающие ресурсы, размещенные на сайтах исполнителей (табл.), включающие методические документы по использованию УНК и симуляторов в образовательном процессе и при проведении научных исследований (тексты учебных материалов, лабораторных практикумов, справочных, контрольных и других методических материалов в стандарте SCORM 2004 в составе электронных учебных модулей); – информационно-аналитические и справочные материалы, базы данных экспериментов; – аналитические обзоры актуальных направлений развития наноиндустрии, существующих методов исследования 17


научно-техническая политика наноматериалов и технологий их производства, мирового опыта создания и эксплуатации лабораторий удаленного доступа с учетом последних версий международных стандартов и спецификаций для программного обеспечения и сервисов, используемых для дистанционного обучения и исследований. Учитывая сложившуюся распределенность разработанных ресурсов в интернет-пространстве, Министерством образования и науки Российской Федерации проведен конкурс на выполнение работ по созданию «единого окна» удаленного доступа к УНК. Победителем этого конкурса стал Северо-Кавказский государственный технический университет, которым создана и введена в эксплуатацию система экспертного выбора, навигации и централизованного доступа (ЦВД) к интерактивным учебно-научным и лабораторным комплексам, функционирующим в режиме удаленного доступа (http://nano-network.ru/). Данная система направлена на информационно-технологическую поддержку коллективной работы сообществ студентов, преподавателей, исследователей и разработчиков наноиндустрии на основе упрощения совместного доступа к учебно-научным установкам, оборудованию и лабораторным комплексам, систематизации такой работы при выборе необходимого оборудования. Разработанная система ЦВД не имеет аналогов по реализуемым функциям, является единственным решением в Российской Федерации по программной интеграции лабораторий удаленного доступа ННС и соответствует мировому уровню создания подобных систем. Созданная система ЦВД предоставляет уникальные сервисы взаимодействия с лабораториями удаленного доступа национальной нанотехноло-

гической сети России, обладает современным инструментарием поддержки образовательной и научно-исследовательской деятельности с использованием передовых интернет-технологий. Разработанные учебно-научные комплексы как образовательные ресурсы стали частью межуниверситетской сетевой системы междисциплинарной подготовки и профессиональной переподготовки кадров для наноиндустрии. На сайте «НАНООБР междисциплинарное обучение» (http://www.nano-obr. ru) в разделе «Симуляторы. Виртуальные лаборатории» представлена подробная информация по дистанционному обучению работе на учебно-научных комплексах специального оборудования с использованием симуляторов и виртуальных лабораторий. Подробная информация об учебно-научных комплексах, функционирующих в режиме удаленного доступа, содержится также на федеральном

Рисунок 2. Достижение целевых показателей и индикаторов

18

интернет-портале «Нанотехнологии и наноматериалы» (http://www. portalnano.ru) в разделе «Результаты реализации ФЦП: исполнители о проектах». В заключение следует отметить, что при реализации указанных проектов программные показатели и индикаторы выполнены с превышением рис. 2. Данные мониторинга показали, что в 2010–2011 гг. к созданным УНК был предоставлен доступ 157 учебным, научным, инновационно-технологическим, внедренческим и коммерческим организациям – участникам национальной нанотехнологической сети; созданы 83 новых рабочих места для высококвалифицированных работников; привлечено к работе на новом нанотехнологическом оборудовании 705 студентов и аспирантов, прошедших практику. Список литературы 1. Постановление Правительства Российской Федерации от 2 августа 2007 г. № 498. О федеральной целевой программе «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2010 годы» (с изменениями и дополнениями). 2. Паспорт ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы». // http://fcpnano.ru/catalog. aspx? CatalogId=735. 3. Методические рекомендации по реализации требований к создаваемым в рамках федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы» симуляторам учебно-научных комплексов. // http://www.portalnano.ru/read/ documents/met/simulator_met_rec. 4. Федеральный интернет-портал «Нанотехнологии и наноматериалы» // http://portalnano.ru/read/ tagpro/executors_about_projects. 5. Межуниверситетская сетевая система междисциплинарной подготовки и профессиональной переподготовки кадров для наноиндустрии. НАНООБР Междисциплинарное обучение. // http://www.nano-obr.ru/cms/view. php?id=1&page=12.

Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U


обзор прессы

Читаем новинки Наноструктуры в биомедицине Книга представляет собой обзор исследований, посвященных вопросам применения наноструктурированных материалов в целях ранней диагностики опасных болезней, адресной доставки лекарств к пораженным тканям и органам, разработок принципиально новых методов терапии и хирургии, создания молекулярных инструментов и нанохирургии, протезирования, трансплантации и регенерации тканей и решения других биомедицинских задач. Издание предназначено для исследователей и клиницистов, а также преподавателей и студентов, заинтересованных в получении знаний по нанобиотехнологиям.

Золь-гель технологии. Нанодисперсный кремнезем Монография обобщает научный и практический опыт, накопленный в области химии и технологии нанодисперсного кремнезема в нашей стране и в мировой практике. Внимание авторов направлено на рассмотрение коллоидно-химических основ золь-гель технологий синтеза гибридных органонеорганических наночастиц и пористых материалов, частиц с полой структурой, легирован-

ных оксидами элементов и металлами, покрытий, мембран, объемных непористых тел. Анализ различных вариантов проведения золь-гель процесса представлен с учетом реакционной способности кремнезема, современных теорий фазообразования и агрегативной устойчивости дисперсных систем. Приведены рецептуры и основные технологические параметры золь-гель синтеза функциональных наноматериалов с различными параметрами состава, дисперсности, пористости, структуры и морфологии. Для широкого круга научных работников, специалистов-практиков различных отраслей промышленности, студентов и аспирантов, занимающихся синтезом наносистем.

Экология наноматериалов В учебном пособии рассмотрены потенциальные и реальные экологические риски, возникающие при взаимодействии наноматериалов с окружающей средой. Анализ проведен на основании экспериментального изучения миграции и путей попадания наноматериалов в экосистему (атмосфера, гидросфера, литосфера), физико-химических свойств наноразмерных золей, а также исследований в области токсикологии и экотоксикологии наноматериалов при их взаимодействии с растениями, почвой, беспозвоночными и млекопитающими. Отдельное внимание уделено вопросам поступления, миграции и выведения наночастиц из организма человека. В книге сформулированы некоторые общие выводы и перечислены перспективные направления исследований в области экологии наноматериалов. Для преподавателей и студентов, специализирующихся в областях разработки и применения нанотехнологий.

W W W. N A N O R F. R U | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И

Моделирование 3D наносхемотехники В издании представлены базовые понятия теории переходной схемотехники, необходимые для разработки новой элементной базы суперкомпьютеров различных типов. Теорию переходной схемотехники отличает новая компонентная концепция синтеза наноструктур, в которой минимальным компонентом для синтеза схем является не транзистор, а материал и переход (связь) между материалами. Приводятся данные экспериментального 2D- и 3D-моделирования физических и электрических процессов в кремниевых переходных наноструктурах с минимальным топологическим размером 10–20 нм и сравнительный анализ 4-х типов схемотехник.

Познаем наномир: простые эксперименты В учебном пособии, подготовленном учеными Южного федерального университета, содержится краткая история развития нанотехнологий и 14 оригинальных проектных работ, иллюстрирующих важнейшие понятия нанотехнологии. Для учащихся 8–11 классов и учителей, студентов и преподавателей, а также для всех, кто интересуется или изучает нанотехнологии. 19


в мире нано

XIV Международная научная конференция атомов «Физико-химические процессы при селекции и молекул» Московская 1–5 октября 2012 года, Звенигород (д/о «Ершово»),

обл. Организаторы: Государственный научный центр Российской Федерации ваний» «Троицкий институт инновационных и термоядерных исследо м», (ГНЦ РФ ТРИНИТИ), государственная корпорация «Росато РНЦ «Курчатовский институт». Научная программа: • К 80-летию открытия дейтерия. : • Физико-химические процессы при селекции веществ ия); кинетическими методами (центрифуги, газовая диффуз методами ректификации и химического изотопного обмена; современными лазерными методами. в • Применение стабильных изотопов и радионуклидов областях. фундаментальных исследованиях, энергетике и других • Изотопически чистые материалы. • Изотопы и наночастицы в ядерной медицине. энергетике, • Лазерные, плазменные и нанотехнологии в ядерной и. материаловедении, микроэлектронике, медицине, экологи клидов, • Производство и рынок стабильных изотопов, радиону изотопически обогащенной продукции. комитета Контакты: заместитель председателя программного кс: конференции А.А. Котов, тел.: (495) 540-56-55; тел./фа (495) 540-56-60; е-mail: akotov@triniti.ru. нции Ученый секретарь организационного комитета конфере 540-56-60; Б.Ю. Адамяк, тел.: (495) 540-51-81; тел./факс: (495) е-mail: zven@triniti.ru. ex.html Сайт конференции: http://www.triniti.ru/selection/ind

Международная молодежная конференция и «Нано- и супрамолекулярная химия в сорбционных ионнообменных процессах» 13–14 сентября 2012 года, Казань. Для участия в работе конференции приглашаются молодые их ученые, аспиранты и студенты вузов, научно-исследовательск учреждений и промышленных предприятий. Научная программа: нных • Физическая химия поверхности высокодисперсных гетероге систем. • Супрамолекулярная химия в процессах разделения. нные • Нано- и супрамолекулярные сенсорные системы. Мембра процессы. • Энтеросорбенты: влияние сорбционных процессов на биологические системы. и других • Энтеросорбенты: сорбенты для медицинской, пищевой отраслей промышленности и сельского хозяйства. Контакты: Тел.: +7 (927) 405-40-56. E-mail: konf-nano2012@yandex.ru. Сайт конференции: http://www.nirs.kstu.ru

XII Международная конференция «Мессбауэровская спектроскопия и ее применения» 6–10 октября 2012 года, гостинично-туристический комплекс «Турцентр», г. Суздаль. Контакты: E-mail: ICMSA@imetran.ru 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 2, НИИЯФ МГУ, Годовикову С.К. Тел: (499) 135-94-84, 135-96-62, 135-44-91 Координаторы конференции: С.К. Годовиков, И.Л. Ромашкина, Д.В. Просвирнин. Сайт конференции: http://icmsa.imetran.ru

ия» ым участием) «Химия поверхности и нанотехнолог V Всероссийская конференция (с международн ия «Хилово». санатор база , область ая Псковск Россия, года, 2012 24–30 сентября Научная программа: низкоразмерных систем. Секция I. Синтез и квантово-химическое моделирование •Химические реакции на поверхности твердых тел. фазы, химическая сборка, атомноия пленочных структур; химическое осаждение из газовой • Синтез из коллоидных растворов, золь-гель метод получен жетт; криосинтез. слоевая эпитаксия, получение пленок Ленгмюра–Блод остных соединений; термодинамика, ов в низкоразмерных системах; химия привитых поверхн ействия с участием • Физические методы синтеза, роль диффузионных процесс взаимод ьные латерал систем; змерных низкора химические свойства кинетика химических реакций на поверхности; физиконизкоразмерных систем. химических свойств; идентификация систем; прогнозирование их состава, строения и физико• Квантово-химическое моделирование низкоразмерных в. экспериментальных подходо низкоразмерных систем путем сочетания модельных и вания низкоразмерных систем. Секция II. Оборудование для синтеза и методы исследо ые системы; установки для ах метода молекулярного наслаивания; вакуумные и проточн принцип на нологии нанотех ение оформл кого осаждения из газовой • Аппаратурное химичес и, эпитакси слоевой атомноки установ вая нанотехнология; получения пленок Ленгмюра–Блоджетт; туннельно-зондо фазы, МОС-гидридной технологии. поверхности и низкоразмерных и состава низкоразмерных систем; методы исследования • Особенности методов анализа реальной структуры систем in situ. ния наноматериалов. Секция III. Функциональные свойства и области примене ие; химические сенсоры; мембранные процессы; полупроводниковое материаловеден лы; материа и ы процесс нные сорбцио и бионаноматериалы. • Каталитические ные); пигмент ивные, декорат ые, (защитн я функциональные покрыти трибологические материалы; лекарственные препараты; и нанотехнологии. Секция IV. Образование в области химии поверхности и свойств низкоразмерных систем, и пособия в области поверхностных явлений, получения • Вузовская и послевузовская подготовка; учебные курсы нанотехнологии, наноматериалов. Контакты: 190013, г. Санкт-Петербург, Московский просп. 26. efault.aspx Сайт конференции: www4.lti-gti.ru/kv/hilovo2012/d

20

Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 7 | № 7- 8 2 012 | W W W. N A N O R F. R U

Profile for Татьяна Пичугина

Российские нанотехнологии №7-8 2012  

Деловой блок 7-8 номера журнала «Российские нанотехнологии» за 2012 год.

Российские нанотехнологии №7-8 2012  

Деловой блок 7-8 номера журнала «Российские нанотехнологии» за 2012 год.

Profile for tan130
Advertisement

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded