История/3. История науки и техники

М.ю.н. Омарова Р.З.

Казахский гуманитарно-юридический университет, Республика Казахстан

Нанотехнологии и предпосылки их развития в Казахстане

Сегодня мировое сообщество подходит к шестому технологическому укладу, контуры которого начинают обозначаться в развитых странах мира (США, Японии, КНР и некоторых странах ЕС, в некоторой степени в России). Так называемый «постиндустриальный» уклад нацелен на развитие и применение «высоких технологий», к которым относятся: нано- и биотехнологии, наноэнергетика, молекулярная, клеточная и ядерная технологии, нанобиотехнологии, биомиметика, нанобионика, нанотроника и другие наноразмерные производства, генная инженерия, мембранные и квантовые технологии, фотоника, микромеханика, термоядерная энергетика; новые: бытовая техника, виды транспорта и коммуникаций; использование стволовых клеток, инженерия живых тканей и органов, восстановительная хирургия в медицине; существенное увеличение продолжительности жизни человека и животных [1; 2].

По-мнению ученых, достижения по этим направлениям обеспечат странам выход на принципиально новый уровень в системах управления государством, обществом, экономикой и одним из таких направлений является развитие и применение нанотехнологий.

Впервые идею о возможности работы с объектами, имеющими наноразмеры, высказал лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман в 1959 году во время выступления в Калифорнийском технологическом университете с лекцией «Там, внизу, полно места!», имея в виду «внизу» - «в мире очень малых размеров». Он говорил о сопутствующих проблемах и препятствиях, о широких возможностях освоения наномира, а также о том, что манипулирование атомами не нарушает никаких законов природы и находится в рамках законов физики и в будущем технологии, связанные с манипуляциями на атомарном уровне позволят решить многие проблемы биологии и химии [3].

Позже появились понятия: «нанонаука», осуществляющая фундаментальные исследования свойств наноматериалов и явлений в таком масштабе; «нанотехнология», работающая над созданием наноструктур; «наноинженерия» - занимающаяся поиском эффективных методов их использования; наноматериалы и др.

Как отрасль, нанотехнология возникла в начале 70-х годов, термин «нанотехнология» предложил Н.Танигучи в 1974 г. в рамках разработки ионнолучевых технологий в нанометровом масштабе. Понятие наноматериалов (нанокристалические, наностуктурные, нанофазные, нанокомпазиционные) ввел Г. Глейтер, который в 1981 г. предложил метод получения наноматериалов и указал, что данные материалы при размере менее 100 нм имеют новые физико-химические и механические свойства [4].

В переводе с греческого слово «нано» означает карлик. Один нанометр (нм) – это одна миллиардная часть метра (10-9 м). Нанометр очень и очень мал. Нанометр во столько же раз меньше одного метра, во сколько толщина пальца меньше диаметра Земли. Большинство атомов имеют диаметр от 0,1 до 0,2 нм, а толщина нитей ДНК – около 2 нм. Диаметр эритроцитов – 7000 нм, а толщина человеческого волоса – 80 000 нм [3].

Материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками носят название наноматериалов [5].

Что же понимается под нанотехнологиями. Нанотехнология
является совокупностью методов и приемов манипулирования веществом на атомном и молекулярном уровнях с целью производства конечных продуктов с заранее заданной атомной структурой. Нанотехнологии обеспечивают возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.

Однако, не стоит забывать о междисциплинарности нанотехнологий, когда используются и применяются закономерности и достижения разных областей знания, таких как, физики, биологии, химии, информационных технологий и пр. В связи с этим, нам видится, что нанотехнология – это междисциплинарная область науки.

В настоящее время данная технология позволяет работать с объектами в нанометровом масштабе с целью создания из них иных структур, но уже с новой молекулярной организацией и новыми свойствами.

В XXI веке развитие нанотехнологий становится стратегическим направлением науки и техники в целом. Нанотехнологии быстро развиваются, уже сейчас нанотехнологии применяются в многопрофильных областях, в том числе технической, строительной, медицинской, биотехнологической, химической, медицинской, фармацевтической, спорте, пищевой и швейной промышленности, энергетической, в области охраны окружающей среды, в оборонной промышленности, аэрокосмической и некоторых других сферах.

Развитие нанотехнологий возможно, главным образом, посредством государственной поддержки: разрабатываются и принимаются стратегические инициативы, Программы развития наноиндустрии, вкладываются значительные финансовые ресурсы с целью их развития. Развитием нанотехнологий занимается большинство стран: США, Япония, Китай, страны Евросоюза, Швейцария, Великобритания, Индия, Австралия, Канада, Южная Корея, Сингапур, Тайвань, Израиль, страны СНГ и др.

Республика Казахстан также входит в список стран, ведущих исследования в области нанотехнологий. Так, созданы: технический комитет по стандартизации в области нанотехнологий, Национальный Инновационный фонд, технопарки, лаборатории, НИИ по нанотехнологиям и новым материалам, научно-консультационные центры; заключаются соглашения о сотрудничестве с другими странами (Россия, Япония), государство осуществляет финансирование [6-8].

Казахстан стоит на пути развития наноиндустрии, имея для этого все предпосылки, человеческий и экономический капитал, природные ресурсы и производственную инфраструктуру. Однако имеются определенные проблемы, связанные с недостаточным финансированием, отсутствием долгосрочных научно-технических программ, квалифицированных кадров, способных эффективно разрабатывать, осваивать, производить и эксплуатировать новые технологии, низкий уровень информационного обеспечения в области нанотехнологий, а также отсутствие нормативного регулирования данной сферы научного мира. Кроме того, немаловажным аспектом является то, что любая инновационная технология может нести в себе опасность, в связи с чем, необходима продуманная система оценки безопасности и контроля нанотехнологий и наноматериалов [9].

Сейчас, в условиях выхода Казахстана на мировую арену, особенно необходимо сделать инновационный скачок, в том числе в области нанотехнологий и наноматериалов, что может быть достигнуто, только имея масштабную государственную поддержку в финансовой, организационной, кадровой и нормативно-правовой сферах.

Литература:

1. Шестой технологический уклад. Е. Каблов // Наука и жизнь. 2010 -№4//https://www.nkj.ru/archive/articles/17800/

2. Технологические уклады (ТУ), экономика нанотехнологий и технологические дорожные карты нанотекстиля (волокна, текстиль, одежда) до 2015 г. и далее // http://www.nanonewsnet.ru/articles/2011/tekhnologicheskie-uklady-tu-ekonomika-nanotekhnologii-tekhnologicheskie-dorozhnye-kart. Опубликовано 28 февраля, 2011 - 12:47

3. Богданов К.Ю. Что могут нанотехнологии // http://bib.convdocs.org/v24663/?download=1#1; http://kbogdanov5.narod.ru/2.htm

4. Gleiter H. In: deformation of Policrystals. Proc. of 2nd RISO Simposium on Metallurgy and Materials Science (Eds N. Hansen, T. Leffers, H. Lithold), Roskilde, RISO Nat.Lab., 1981, p. 15-21

5. Нанотехнологии//http://www.cnews.ru/reviews/free/hardware2004/

part4/?print; // http://world-of-nano.blogspot.com/2008/02/blog-post_07.html

6. Б.Н. Мукашев Нанотехнологии и наноматериалы. Доклады Национальной Академии наук Республики Казахстан. 2010-№1//http://nblib.library.kz/elib/library.kz/journal/Mukashev0110.pdf

7. Бектурганов Н. Векторы технологического прорыва //http://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30151906#pos=1;-263

8. Кульевская Ю. Г. Состояние и перспективы развития нанотехнологий в Казахстане// Новости науки Казахстана. №2 – 2008г. с.12-15//http://www.elibrary.kz/download/zhurnal_st/st5703.pdf

9. Свидиненко Ю.Н. Безопасные нанотехнологии / Ю.Н. Свидиненко // Компьютерра. Москва, 2011.- №25.- 12-24 с.