Модная тема

Нанотехнологии ещё не вышли из стадии исследований, что вполне естественно. Несмотря на победные реляции из лабораторий и огромное количество стартапов, никто пока не предложил вразумительный коммерческий продукт.

Все мы устали от рекламы. Некоторые устали от моды. Хотя мода, как известно, сильно облегчает жизнь. Не надо думать, что надеть, чтобы было удобно и подошло лично тебе. Или какой гаджет купить, чтобы он решал твои задачи. Просто покупаешь модное - и все. Вреда от крутых штанов или навороченного телефона не так уж много. Тем более что свои функции они худо-бедно выполняют.

Хуже, если реклама и мода касаются науки или новых технологий. Распределяющим деньги чиновникам тоже не хочется думать, а потом отвечать за смелые решения. Вот и финансируются модные раскрученные темы вроде поисков темной материи или развития нанотехнологий. Благо деньги бюджетные.

Инвесторы распоряжаются своими деньгами куда осмотрительнее. Хоть и они порой не могут устоять перед соблазном следовать моде. Достаточно вспомнить лопнувший на рубеже тысячелетий пузырь доткомов. Однако на нанотехнологии американские инвесторы уже не клюют, не помогает ни массированная реклама, ни Национальная нанотехнологическая инициатива 2001 года, стимулировавшая государственную поддержку этих исследований. И дело тут вовсе не в глобальном экономическом кризисе. Несмотря на победные реляции из научных лабораторий и огромное количество компаний-стартапов, ещё ни одна из них пока не предложила вразумительный коммерческий продукт. Вот и получается, что сегодня львиная доля нанопродуктов на рынке - это лосьоны для кожи.

Нанотехнологии ещё не вышли из стадии исследований, что вполне естественно. Несколько десятилетий для развития такого пласта науки - не срок (например, для некоторых направлений вроде управляемого термоядерного синтеза перспективы даже спустя полвека остаются весьма туманными). Дело в том, что большинство разделов физики и химии плохо работают на наномасштабах. Ученые умеют описывать либо отдельные атомы и молекулы, либо макротела. Развитые в основном за последние пару столетий теории и экспериментальные методы малоприменимы на наномасштабах, и потому процесс идет медленно.

Возьмем, к примеру, углеродные нанотрубки. Впервые они были получены в середине девяностых, и у ученых было время с ними поработать. Но и сегодня получить достаточно чистый образец нанотрубок очень трудно. Как правило, они сильно загрязнены различными примесями вроде наночастиц углерода и катализатора. Чтобы очистить образец, приходится многократно травить его сильными реактивами, фильтровать, обрабатывать ультразвуком и разделять фракции в центрифуге. Грамм чистых нанотрубок обходится сегодня минимум в пятьсот долларов, что ставит крест на массовом производстве.

Но и в чистых образцах обычно получается жуткая смесь из нанотрубок различных диаметров, с разной структурой, количеством и характером дефектов. Измерение даже такого вроде бы простого свойства, как электрическое сопротивление, в случае нанотрубок представляет непростую задачу. Результаты разных исследовательских групп могут отличаться на несколько порядков. При этом измерить сопротивление обычного резистора с помощью дешёвого тестера под силу даже ребенку.

Электрическое сопротивление углеродных нанотрубок (особенно однослойных с металлическим типом проводимости) имеет странные свойства. В обычных проводниках электрическое сопротивление пропорционально их длине и вызывает нагрев протекающим током. В нанотрубках электроны проводимости могут долго двигаться без столкновений. Они ведут себя, как волны, и летят по трубке подобно свету в оптическом волокне. В этом режиме сопротивление однослойной нанотрубки не зависит от её длины и равно половине кванта сопротивления, а протекающий ток её не нагревает. Кроме того, летящие без ускорения электроны не могут поглощать свет, и нанотрубка остается прозрачной. Однако рассеяние электронов на дефектах и сопротивление контактов несколько портят эту квантовую идиллию.

Проводимость и прозрачность однослойных углеродных нанотрубок давно привлекает ученых, пытающихся найти замену хрупкому и дорогому оксиду индия-олова. Тонкие прозрачные пленки твердого раствора десяти процентов SnO2в In2O3  сегодня используются в качестве электродов в плоских дисплеях, солнечных элементах, светодиодах и других устройствах. Экспериментаторы давно пытаются сделать прозрачное проводящее покрытие из нанотрубок. Но лишь группе из Университета Райса недавно вроде бы удалось разработать технологию массового производства закатанного в пластик тонкого слоя нанотрубок с приемлемой проводимостью и прозрачностью. Такая пленка - идеальный электрод для гибких дисплеев. Авторы метода обещают появление первых образцов подобных дисплеев уже до конца года и надеются, что им удастся осуществить понастоящему массовый вывод нанотехнологий на коммерческий рынок. Нам же остаётся подождать и убедиться, что это не пустые слова.

Из еженедельника "Компьютерра" № 17 (781)