Людство на межі двох тисячоліть вступило в нову епоху — нанотехнологій, наноматеріалів та нанопристроїв. Сьогодні стало узвичаєним пов’язувати майбутнє країни з тим, наскільки вона успішно просунулася в розвитку й освоєнні нанотехнологій. Це ставить перед нами резонне запитання: чи може Україна претендувати на місце серед лідерів науково-технічного прогресу?..
Не нівелюючи жодним чином сьогоднішні результати, пов’язані з використанням нанокомпозицій у медицині, харчовій промисловості, широкому застосуванні надтонких шарів нанесених матеріалів у кілька нанометрів завбільшки, наважимося висловити припущення, що магістральна лінія розвитку нанотехнології визначається іншим. Основних проривних напрямів практичного використання матеріалів і прийомів нанотехнологій можна очікувати у створенні наноелектронних приладів, насамперед транзисторів і мікросхем із багатоплановою номенклатурою використання в обчислювальній і мікрохвильовій техніці, метрології, вимірювальній техніці, сонячних батареях і фотоекранах, а також у медицині в частині знову ж таки інструментально контрольованого входження людини за допомогою наночастинок і нанопристроїв до структури барієвих молекул і молекулярного будівництва.
Увагу спеціалістів різноманітних наукових технічних дисциплін —діоастрономії, радіозв’язку всередині приміщень, радіолокації та радіонавігації, біології та медицини, криміналістики тощо — привертають хвилі терагерцевого діапазону, які охоплюють частоти від 100 ГГц до 10 ТГц.
Зважаючи на рекламні матеріали низки великих закордонних фірм, у завершальній стадії перебувають розробки приладів (теравізорів) для виявлення вибухових речовин і різноманітних сторонніх предметів в аеропортах, на вокзалах тощо. Великі надії з освоєнням терагерцевих хвиль пов’язують спеціалісти в галузі контролю навколишнього середовища (виявлення шкідливих домішок в атмосфері, воді, в ближньому космічному просторі тощо). Астрономи сподіваються за допомогою радіотелескопів у цьому частотному діапазоні здобути нову інформацію про далекі небесні тіла та динаміку розвитку Всесвіту.
Завдяки використанню терагерцевих хвиль очікується прорив у низці медичних технологій. Можливо, найближчим часом терагерцеві апарати з нешкідливим електромагнітним випромінюванням увійдуть до практики медичної діагностики й зможуть замінити в низці випадків небезпечні рентгенівські апарати. Та найбільші надії медичних спеціалістів пов’язані з лікуванням онкологічних хворих. Оскільки терагерцеві хвилі добре проникають до верхніх шарів шкіри (аж до м’язових тканин), з’являється можливість контролювати розвиток недоброякісних процесів на найбільш ранніх стадіях. Взагалі в цьому діапазоні відкриваються нові можливості вивчення процесів на рівні живої клітини.
При вивченні нанопроцесів у твердому тілі у відділі хімії твердого тіла Інституту загальної та неорганічної хімії ім. В.Вернадського виявили нові властивості матеріалу, розробили керамічні нагрівальні елементи, які не дають іскри, й навіть застосовували їх у промисловості.
В Інституті металофізики НАНУ досліджено новий фізичний ефект у багатошаровій структурі: феромагнітний матеріал — плівка благородного металу завтовшки в одиниці нанометрів — феромагнітний матеріал. Нещодавно Нобелівську премію з фізики було присуджено за виявлення ефекту гігантського магнітного опору в подібних шаруватих середовищах. Усі зчитувальні та записувальні головки в капдисках використовують саме цей ефект.
Як зазначають вітчизняні та закордонні експерти, наноелектромеханічні системи (НЕМС) та пристрої на їхній основі вже незабаром мають стати найважливішими елементами вузлів, виробів, зразків, комплексів і систем озброєння та військової техніки. Застосування НЕМС поширюватиметься не лише на засоби ураження, але й на засоби бойового, технічного та тилового забезпечення ведення бойових дій. Одним із перспективних напрямів застосування нанотехнологій є їхнє використання для забезпечення радіаційного, хімічного та біологічного захисту військ. Наприклад, на основі НЕМС може бути створений «електронний ніс», який уловлює феромони — високочутливий датчик для аналізу параметрів стану повітряного середовища.
Наноелектромеханічні системи та пристрої на їхній основі в перспективі мають стати найважливішими елементами «інтелектуальних» систем управління військами та зброєю. Вони вже застосовуються в розвідувально-сигналізаційних системах, що функціонують за будь-яких погодних умов. Реальним уявляється план широкомасштабного переозброєння армій США та НАТО на основі впровадження досягнень нанотехнологій, перший етап якого має завершитися у 2011—2015 роках.
Телекомунікаційні системи та сенсори різної природи — найрізноманітніші складові нанотехнологій. Сучасна розумна зброя — яскравий приклад таких інновацій. Однак технологічний прогрес — далеко не все те, що ми вкладаємо в поняття «нанореволюція». Йдеться також про нові, більш гнучкі форми розвитку суспільства, розуміння ролі інформації у світовому процесі. Нанотехнології дають змогу зруйнувати інформаційні системи опонента ще до того, як він вирішить атакувати.
Інтегральна оцінка основних досягнень вітчизняних і закордонних нанотехнологів свідчить, що розвиток наноматеріалів і функціональних виробів наноелектроніки в країні та за кордоном відбувається багато в чому за схожими напрямами. Водночас намітилися передумови до істотного відставання українських розробок НЕМС від закордонних у частині їхнього доведення до рівня промислових технологій і наступного впровадження. Виникає запитання — на яку роль може розраховувати Україна у світі нанотехнологій?
Ми помітно відстали за останні 20 років, у країні немає не те що технологічної лінійки, але навіть бодай одного сучасного інструментального приладу, який би дозволяв принаймні на лабораторному рівні у повному обсязі маніпулювати в ділянці нанометра, і головне — занепали галузеві науково-промислові центри, які могли б використовувати результати академічної, вузівської та прикладної науки з виробничою метою.
Наявний інтелектуальний потенціал і розробки, а також кілька збережених підприємств колишнього військово-промислового комплексу Союзу за об’єднання зусиль у рамках фінансованих державних програм з нанотехнологій дають певний, хоч дуже ілюзорний, та все ж шанс на прорив у галузі мікрохвильової техніки, сонячної електроніки, метрології, радіоастрономії...
Перші два напрями можна було б створити у вигляді великих вертикально та горизонтально інтегрованих структур на базі наукового парку «Київська політехніка», Інституту фізики напівпровідників НАНУ, київських ВАТ «НПП «Сатурн» та державного НДІ «Оріон», донецького «Топаза», Дніпропетровського машинобудівного заводу, Запорізького радіозаводу, низки чернівецьких і львівських інститутів. Ці структури ще здатні створювати й серійно випускати перспективні зразки конкурентноспроможної техніки. Якщо, звичайно, за час, який знадобиться для розкачки, на їхньому місці не будуть побудовані розважальні комплекси, офісні центри та масиви «елітного» житла.
У рамках реалізації кількох цільових загальнодержавних програм можна провести концентрацію наукових та інженерних кадрів країни у невеликій групі базових підприємств (установ). Потрібно зрозуміти при цьому, що є наукові та виробничі структури, які держава не повинна втратити. Для вирішення цих завдань у нас залишилося 10—15 років, після закінчення цього терміну підуть у небуття наявні наукові школи та інженерно-виробничі колективи. Від розуміння цих простих істин керівництвом країни залежить, на яких горизонтах ми опинимося в ері нанотехнологій і нановиробництв...