Нанотехнология в России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нанотехнология в России

Содержание

Введение

1.Нанотехнологии в России

1.1 Основные направления развития нанотехнологий в России

1.2 Перспективы использования нанотехнологий

1.3 Ключевые проблемы развития нанотехнологий в России

2.Нанотехнологии в Тюмени и Тюменской области

2.1 Нанотехнологии при лечении онкологических заболеваний в Тюменской области

2.2 Нанотехнолигия в сфере нанесения жаростойких покрытий.

Список используемой литературы

Введение

Стратегическими национальными приоритетами Российской Федерации, являются: повышение качества жизни населения, достижение экономического роста, развитие фундаментальной науки, образования и культуры, обеспечение обороны и безопасности страны.

Одним из реальных направлений достижения этих целей может стать ускоренное развитие нанотехнологий на основе накопленного научно-технического задела в этой области и внедрение их в технологический комплекс России [2-4].В основе такого подхода лежат:

использование особенностей свойств вещества (материалов) при уменьшении его размеров до нанометрового масштаба;

ряд выдающихся открытий последних лет в области физики низкоразмерных систем и структур (целочисленный и дробный квантовые эффекты Холла, квазичастицы с дробным зарядом и др.);

разработка приборов и устройств на основе квантовых наноструктур (лазеры на квантовых точках, сверхбыстродействующие транзисторы, запоминающие устройства на основе эффекта гигантского магнитосопротивления);

появление и развитие новых технологических приемов (приемы и методы, базирующиеся на принципах самосборки и самоорганизации;

методы, основанные на зондовой микроскопии и технике сфокусированных ионных пучков; LIGA-технологии как последовательность процессов литографии, гальваники и формовки) и диагностических методов (сканирующая зондовая микроскопия/спектроскопия; рентгеновские методы с использованием синхротронного излучения; электронная микроскопия высокого разрешения; фемтосекундные методы);

создание новых материалов с необычными свойствами (фуллерены, нанотрубки, нанокерамика) и конструкционных наноматериалов с рекордными эксплуатационными характеристиками.

Развитие перечисленных и близких к ним направлений науки, техники и технологий, связанных с созданием, исследованиями и использованием объектов с наноразмерными элементами, уже в ближайшие годы приведет к кардинальным изменениям во многих сферах человеческой деятельности - в материаловедении, энергетике, электронике, информатике, машиностроении, медицине, сельском хозяйстве, экологии.

Новейшие нанотехнологий наряду с компьютерно-информационными технологиями и биотехнологиями являются фундаментом научно-технической революции в XXI веке, сравнимым и даже превосходящим по своим масштабам с преобразованиями в технике и обществе, вызванными крупнейшими научными открытиями XX века.

В развитых странах осознание ключевой роли, которую уже в недалеком будущем будут играть результаты работ по нанотехнологиям, привело к разработке широкомасштабных программ по их развитию на основе государственной поддержки.

Нанотехнологий могут стать мощным инструментом интеграции технологического комплекса России в международный рынок высоких технологий, надежного обеспечения конкурентоспособности отечественной продукции.

Разработка и успешное освоение новых технологических возможностей потребует координации деятельности на государственном уровне всех участников нанотехнологических проектов, их всестороннего обеспечения (правового, ресурсного, финансово-экономического, кадрового), активной государственной поддержки отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках.

Формирование и реализация активной государственной политики в области нанотехнологий позволит с высокой эффективностью использовать интеллектуальный и научно-технический потенциал страны в интересах развития науки, производства, здравоохранения, экологии, образования и обеспечения национальной безопасности России.

В статье используются следующие термины:

нанотехнология - совокупность методов и приемов, обеспечивающих 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;

наноматериалы - 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;

наносистемная техника - полностью или частично созданные на основе наноматериалов и нанотехнологий функционально законченные системы и устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от показателей систем и устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям.

Актуальность и важность указанных работ определили необходимость включения научных направлений, связанных с нанотехнологиями, в Перечень критических технологий Российской Федерации, утвержденный Президентом Российской Федерации.

Разработка и применение нанотехнологий и связанных с ними направлений науки, техники и производства позволят достичь следующих основных целей:

в сфере политики:

укрепление позиций России в группе государств-лидеров мирового развития;

повышение рейтинга России в международном разделении труда;

в сфере экономики:

изменение структуры валового внутреннего продукта в сторону увеличения доли наукоемкой продукции;

повышение эффективности производства;

переориентация российского экспорта с, в основном, сырьевых ресурсов на конечную высокотехнологичную продукцию и услуги путем внедрения наноматериалов и нанотехнологий в технологические процессы российских предприятий;

в сфере национальной безопасности:

обеспечение экономической и технологической безопасности на базе широкого внедрения нанотехнологий в модернизацию используемого и создание нового, более эффективного оборудования;

повышение степени безопасности государства путем широкого внедрения наносенсорики для эффективного контроля присутствия следов взрывчатых веществ, наркотиков, отравляющих веществ в условиях угроз террористических актов, техногенных катастроф и других факторов внешнего воздействия;

совершенствование имеющегося вооружения и создание новое военной и специальной техники;

в социальной сфере:

повышение качественных показателей жизни и экологической безопасности населения путем внедрения в практическое здравоохранение систем диагностики, базирующихся на нанотехнологиях и предназначенных для раннего обнаружения тяжелых и хронических заболеваний (ранняя диагностика рака, гепатита, сердечно-сосудистых заболеваний, аллергии), профилактики и лечения, а также развитие производства новых препаративных форм лекарств и витаминов;

создание новых рабочих мест для высококвалифицированного персонала инновационных предприятии, создающих продукцию с использованием нанотехнологий;

в сфере образования и науки:

развитие фундаментальных представлений о новых явлениях, структуре и свойствах наноматериалов;

формирование научного сообщества, подготовка и переподготовка кадров, нацеленных на решение научных, технологических и производственных проблем нанотехнологий, создание наноматериалов и наносистемной техники, с достижением на этой основе мирового уровня в фундаментальной и прикладной науках; распространение знаний в области нанотехнологий, наноматериалов и наносистемной техники. Эффективное достижение намеченных целей потребует системного подхода к решению целого ряда взаимоувязанных задач, основными из которых являются:

координация работ в области создания и применения нанотехнологий, наноматериалов и наносистемной техники;

создание научно-технической и организационно-финансовой базы, позволяющей сохранить и развивать имеющийся в России приоритетный задел в исследованиях и применении нанотехнологий; развитие бюджетных и внебюджетных фондов, поощряющих и развивающих исследования в области наноматериалов и нанотехнологий и стимулирующих вклады инвесторов;

формирование инфраструктуры для организации эффективных фундаментальных исследований, поиска возможных применений их результатов, развития новых нанотехнологий и их быстрой коммерциализации;

поддержка межотраслевого сотрудничества в области создания наноматериалов и развития нанотехнологий;

обеспечение заинтересованности в решении научных, технологических и производственных проблем развития нанотехнологий и наноматериалов путем либерализации налоговой политики, оптимизации финансовой политики; создание системы защиты интеллектуальной собственности;

разработка и внедрение новых подходов к обучению специалистов в области нанотехнологий.

1.Нанотехнология в России

Технологии, которые работают на уровне отдельных атомов и молекул, называются нанотехнологиями (нанометр -- это 10^-9 м, одна миллиардная метра). Отцом этого перспективнейшего направления считается все тот же Ричард Фейнман, прочитавший в 1959 г. историческую лекцию «Там, внизу, еще много места». В ней он сказал: «Насколько я вижу, принципы физики не запрещают манипулировать отдельными атомами... Пока мы вынуждены пользоваться молекулярными структурами, которые предлагает нам природа. Но в принципе физик мог бы синтезировать любое вещество по заданной химической формуле». Технический уровень того времени, когда были произнесены эти пророческие слова, заставлял воспринимать их как очередную футуристическую сказку. Но в 1981 г. ученые Г. Бининг и Г. Рорер из швейцарского отделения IBM создали туннельный микроскоп, впервые позволивший взглянуть на обособленные молекулы и атомы. Однако исследователей ждал еще один приятный сюрприз: оказалось, что их детище способно не только «увидеть», но и «подцепить» отдельный атом и перенести его на другое место. За прошедшие с тех пор 20 лет нанотехнологии стали производственной реальностью, и уже сейчас мы можем создавать необходимые нам объекты, «монтируя» их на атомном уровне.

Когда говорят о нанотехнологиях, подразумевается несколько достаточно разрозненных по целям и планируемому времени реализации научных направлений. Одно из них, работающее над качественным переходом традиционной полупроводниковой электроники с микро- на наноуровень, хорошо освещено в периодической литературе. Успехи этих работ значительны уже сегодня, но, ввиду неразрешимости ряда проблем, связанных с размерными эффектами, неизбежно возникающими при достижении транзисторами величины 30--40 нм, очевидна необходимость поиска альтернативной технологии. Одним из вариантов является молекулярная электроника, или молетроника.

В 1974 г. ведущие ученые фирмы IBM А. Авирам и М. Ратнер представили вещество, молекула которого обладала теми же свойствами, что и обычный диод. Пропуская ток в одном направлении, введением дополнительного, управляющего фрагмента она могла быть усовершенствована до своеобразного молекулярного транзистора. Соединив две такие молекулы, можно получить абсолютный аналог полупроводникового триггера -- основного элемента современных процессоров. «Переключать» же данное устройство, имитируя состояния бита -- 0 и 1, возможно с помощью света или электрического поля. Следуя описанной идее, химики синтезировали великое множество кандидатов на роль транзистора будущего. Так началась эпоха молетроники.

Впрочем, вскоре ученые поняли, что копировать традиционный процессор совсем необязательно. Ведь теоретически в качестве бита годится любая двухуровневая система, которую относительно легко можно перевести из одного состояния в другое. Молекул же, меняющих свою структуру при определенном физико-химическом воздействии, известно немало. Например, спиробензопирены «переключаются» в состояние 1 под действием ультрафиолета, а обратно -- с помощью обычного света. На основе подобных структур реально построение не только логических элементов, но и устройств памяти. Соединять же молекулярные триггеры можно, используя либо углеродные нанотрубы, либо разработанные недавно токопроводящие полимеры (за их открытие группе ученых была вручена в 2000 г. Нобелевская премия).

нанотехнология микроскопия ионный

1.1 Основные направления развития нанотехнологий в России

Наиболее значительные практические результаты могут быть достигнуты в следующих областях:

в создании твердотельных поверхностных и многослойных наноструктур с заданным электронным спектром и необходимыми электрическими, оптическими, магнитными и другими свойствами с помощью конструирования их на атомном уровне (например, средствами зонной инженерии и инженерии волновых функций) и использования современных высоких технологий (различные модификации молекулярно-пучковой и молекулярно-химической эпитаксии, самоорганизация, электронная литография, технологические методы туннельной микроскопии) с получением в результате принципиально новых объектов и приборов для исследований и различных приложений - сверхрешетки, квантовые ямы, точки и нити, квантовые контакты, атомные кластеры, фотонные кристаллы, спин-туннельные структуры;

в экстремальной ультрафиолетовой (ЭУФ) литографии на основе использования длины волны, равной 13,5 нм, обеспечивающей помимо создания наноэлектронных суперпроизводительных вычислительных систем переход в мир атомных точностей, что неизбежно скажется на смежных областях знаний и производства;

в микроэлектромеханике, в основе которой лежит объединение поверхностной микрообработки, использующейся в микроэлектронной технологии, с объемной обработкой и применением новых наноматериалов, физических эффектов и LIGA-технологии на основе синхротронного излучения, обеспечивших прорыв в области создания микродвигателей, микророботов, микронасосов для микрофлюидики, микрооптики, сверхчувствительных сенсоров различных физических величин - давления, ускорения, температуры, а также создания сверхминиатюрных устройств, способных генерировать энергию, проводить мониторинг окружающей среды, передвигаться, накапливать и передавать информацию, осуществлять определенные воздействия по заложенной программе или команде ("умная пыль", микророботы);

в конструировании молекулярных устройств (наномашин и нанодвигателей, устройств распознавания и хранения информации) и в создании наноструктур, в которых роль функциональных элементов выполняют отдельные молекулы. В перспективе это позволит использовать принципы приема и обработки информации, реализуемые в биологических объектах (молекулярная электроника);

в разнообразном применении фуллереноподобных материалов и нанотрубок, обладающих рядом особых характеристик, включая химическую стойкость, высокие прочность, жесткость, ударную вязкость, электро- и теплопроводность. В зависимости от тонких особенностей молекулярной симметрии фуллерены и нанотрубки могут быть диэлектриками, полупроводниками, обладать металлической и высокотемпературной сверхпроводимостью. Эти свойства в сочетании с наномасштабной геометрией делают их почти идеальными для изготовления электрических проводов, сверхпроводящих соединений или целых устройств, которые с полным основанием можно назвать изделиями молекулярной электроники. Углеродные нанотрубки используются также в качестве игольчатых щупов сканирующих зондовых микроскопов, в дисплеях с полевой эмиссией, высокопрочных композиционных материалах, электронных устройствах, в водородной энергетике в качестве контейнеров для хранения водорода;

в создании новых классов наноматериалов и наноструктур, включая:

фотонные кристаллы, поведение света в которых сравнимо с поведением электронов в полупроводниках. На их основе возможно создание приборов с быстродействием более высоким, чем у полупроводниковых аналогов;

разупорядоченные нанокристаллические среды для лазерной генерации и получения лазерных дисплеев с более высокой яркостью (на 2-3 порядка выше, чем на обычных светодиодах) и большим углом обзора;

функциональную керамику на основе литиевых соединений для твердотельных топливных элементов, перезаряжаемых твердотельных источников тока, сенсоров газовых и жидких сред для работы в жестких технологических условиях;

квазикристаллические наноматериалы, обладающие уникальным сочетанием повышенной прочности, низкого коэффициента трения и термостабильности, что делает их перспективными для использования в машиностроении, альтернативной и водородной энергетике;

конструкционные наноструктурные твердые и прочные сплавы для режущих инструментов с повышенной износостойкостью и ударной вязкостью, а также наноструктурные защитные термо- и коррозионностойкие покрытия;

полимерные композиты с наполнителями из наночастиц и нанотрубок, обладающих повышенной прочностью и низкой воспламеняемостью;

биосовместимые наноматериалы для создания искусственной кожи, принципиально новых типов перевязочных материалов с антимикробной, противовирусной и противовоспалительной активностью;

наноразмерные порошки с повышенной поверхностной энергией, в том числе магнитные, для дисперсионного упрочнения сплавов, создания элементов памяти аудио- и видеосистем, добавок к удобрениям, кормам, магнитным жидкостям и краскам;

органические наноматериалы, обладающие многими свойствами, недоступными неорганическим веществам. Органическая нанотехнология на базе самоорганизации позволяет создавать слоистые органические наноструктуры, являющиеся основой органической наноэлектроники и конструировать модели биомембран клеток живых организмов для фундаментальных исследований процессов их функционирования (молекулярная архитектура);

полимерные нанокомпозитные и пленочные материалы для нелинейных оптических и магнитных систем, газовых сенсоров, биосенсоров, мультислойных композитных мембран;

покровные полимеры для защитных пассивирующих, антифрикционных, селективных, просветляющих покрытий;

полимерные наноструктуры для гибких экранов;

двумерные сегнетоэлектрические пленки для энергонезависимых запоминающих устройств;

жидкокристаллические наноматериалы для высокоинформативных и эргономичных типов дисплеев, новых типов жидкокристаллических дисплеев (электронная бумага).

1.2 Перспективы использования нанотехнологий

Использование возможностей нанотехнологий может уже в недалекой перспективе принести резкое увеличение стоимости валового внутреннего продукта и значительный экономический эффект в следующих базовых отраслях экономики.

В машиностроении - увеличение ресурса режущих и обрабатывающих инструментов с помощью специальных покрытий и эмульсий, широкое внедрение нанотехнологических разработок в модернизацию парка высокоточных и прецизионных станков. Созданные с использованием нанотехнологий методы измерений и позиционирования обеспечат адаптивное управление режущим инструментом на основе оптических измерений обрабатываемой поверхности детали и обрабатывающей поверхности инструмента непосредственно в ходе технологического процесса. Например, эти решения позволят снизить погрешность обработки с 40 мкм до сотен нанометров при стоимости та кого отечественного станка около 12 тыс. долл. И затратах на модернизацию не более 3 тыс. долл. Равные по точности серийные зарубежные станки стоят не менее 300-500 тыс. долл. При этом в модернизации нуждаются не менее 1 млн активно используемых металлорежущих станков из примерно 2,5 млн станков, находящихся на балансе российских предприятий.

В двигателестроении и автомобильной промышленности - за счет применения наноматериалов, более точной обработки и восстановления поверхностей можно добиться значительного (до 1,5-4 раз) увеличения ресурса работы автотранспорта, а также снижения втрое эксплуатационных затрат (в том числе расхода топлива), улучшения совокупности технических показателей (снижение шума, вредных выбросов), что позволяет успешнее конкурировать как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

В электронике и оптоэлектронике - расширение возможностей радиолокационных систем за счет применения фазированных антенных решеток с малошумящими СВЧ-транзисторами на основе наноструктур и волоконно-оптических линий связи с повышенной пропускной способностью с использованием фотоприемников и инжекционных лазеров на структурах с квантовыми точками; совершенствование тепловизионных обзорно-прицельных систем на основе использования матричных фотоприемных устройств, изготовленных на базе нанотехнологий и отличающихся высоким температурным разрешением; создание мощных экономичных инжекционных лазеров на основе наноструктур для накачки твердотельных лазеров, используемых в фемтосекундных системах.

В информатике - многократное повышение производительности систем передачи, обработки и хранения информации, а также создание новых архитектур высокопроизводительных устройств с приближением возможностей вычислительных систем к свойствам объектов живой природы с элементами интеллекта; адаптивное распределение управления функциональными системами, специализированные компоненты которых способны к самообучению и координированным действиям для достижения цели.

В энергетике (в том числе атомной) - наноматериалы используются для совершенствования технологии создания топливных и конструкционных элементов, повышения эффективности существующего оборудования и развития альтернативной энергетики (адсорбция и хранение водорода на основе углеродных наноструктур, увеличение в несколько раз эффективности солнечных батарей на основе процессов накопления и энергопереноса в неорганических и органических материалах с нанослоевой и кластерно-фрактальной структурой, разработка электродов с развитой поверхностью для водородной энергетики на основе трековых мембран). Кроме того, наноматериалы применяются в тепловыделяющих и нейтронопоглощающих элементах ядерных реакторов; с помощью нанодатчиков обеспечивается охрана окружающей среды при хранении и переработке отработавшего ядерного топлива и мониторинга всех технологических процедур для управления качеством сборки и эксплуатации ядерных систем; нанофильтры используются для разделения сред в производстве и переработке ядерного топлива.

В сельском хозяйстве - применение нанопрепаратов стероидного ряда, совмещенных с бактериородопсином, показало существенное (в среднем 1,5-2 раза) увеличение урожайности практически всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (хлопок, лен) культур, повышение их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям. Например, в опытах на различных видах животных показано резкое повышение их сопротивляемости стрессам и инфекциям (падеж снижается в 2 раза относительно контрольных групп животных) и повышение продуктивности по всем показателям в 1,5-3 раза.

В здравоохранении - нанотехнологий обеспечивают ускорение разработки новых лекарств, создание высокоэффективных нанопрепаративных форм и способов доставки лекарственных средств к очагу заболевания. Широкая перспектива открывается и в области медицинской техники (разработка средств диагностики, проведение нетравматических операций, создание искусственных органов). Общепризнано, что рынок здравоохранения является одним из самых значительных в мире, в то же время он слабо структурирован и в принципе "не насыщаем", а решаемые задачи носят гуманитарный характер.

В экологии - перспективными направлениями являются использование фильтров и мембран на основе наноматериалов для очистки воды и воздуха, опреснения морской воды, а также использование различных сенсоров для быстрого биохимического определения химического и биологического воздействий, синтез новых экологически чистых материалов, биосовместимых и биодеградируемых полимеров, создание новых методов утилизации и переработки отходов. Кроме того, существенное значение имеет перспектива применения нанопрепаративных форм на основе бактериородопсина. Исследования, проведенные с натуральными образцами почв, пораженных радиационно и химически (в том числе и чернобыльскими), показали возможность восстановления их с помощью разработанных препаратов до естественного состояния микрофлоры и плодоносности за 2,5-3 месяца при радиационных поражениях и за 5-6 месяцев при химических.

1.3 Ключевые проблемы развития нанотехнологий в России

Анализ мирового опыта формирования национальных и региональных программ по новым научно-техническим направлениям свидетельствует о необходимости выявления некоторых ключевых проблем в области разработки наноматериалов и нанотехнологий.

Первая проблема - формирование круга наиболее перспективных их потребителей, которые могут обеспечить максимальную эффективность применения современных достижений. Необходимо выявить, а затем и сформировать потребности общества в развитии нанотехнологий и наноматериалов, способных существенно повлиять на экономику, технику, производство, здравоохранение, экологию, образование, оборону и безопасность государства.

Вторая проблема - повышение эффективности применения наноматериалов и нанотехнологий. На начальном этапе стоимость наноматериалов будет выше, чем обычных материалов, но более высокая эффективность их применения будет давать прибыль. Поэтому необходимо среднесрочное и долгосрочное финансирование НИОКР по наноматериалам и нанотехнологиям с выбором способов реализации программы, включая масштабы и источники финансирования. Государство заинтересовано в быстрейшем развитии перспективного направления, поэтому оно должно взять на себя основные расходы на проведение фундаментальных и прикладных исследований, формирование инноваций.

Третья проблема - собственно разработка новых промышленных технологий получения наноматериалов, которые позволят России сохранить некоторые приоритеты в науке и производстве.

Четвертая проблема - обеспечение перехода от микротехнологий к нанотехнологиям и доведение разработок нанотехнологий до промышленного производства, особенно в области электроники и информатики.

Пятая проблема - широкомасштабное развитие фундаментальных исследований во всех областях науки и техники, связанных с развитием нанотехнологий.

Шестая проблема - создание исследовательской инфраструктуры, включая:

организацию центров коллективного пользования уникальным технологическим и диагностическим оборудованием;

современное приборное оснащение научных и производственных организаций инструментами и приборами для проведения работ в области нанотехнологий;

обеспечение доступа научно-технического персонала к синхротронным и нейтронным источникам (как российским, так и зарубежным), к сверхпроизводительным вычислительным комплексам;

разработку специальной метрологии и государственных стандартов в области нанотехнологий;

развитие физических и аппаратурно-методических основ адекватной диагностики наноматериалов на базе электронной микроскопии высокого разрешения, сканирующей электронной и туннельной микроскопии, поверхностно-чувствительных рентгеновских методик с использованием синхротронного излучения, электронной микроскопии для химического анализа, электронной спектроскопии, фотоэлектронной спектроскопии.

Седьмая проблема - создание финансово-экономического механизма формирования оборотных средств у институтов и предприятий-разработчиков наноматериалов и нанотехнологий, а также развитие инфраструктуры, обеспечивающей поддержку инновационной деятельности в этой сфере на всех ее стадиях - от выполнения научно-технических разработок до реализации высокотехнологической продукции.

Восьмая проблема - привлечение, подготовка и закрепление квалифицированных научных, инженерных и рабочих кадров для обновленного технологического комплекса Российской Федерации.

Для выработки и практической реализации необходимых и достаточных мер в области создания и развития нанотехнологий должна быть сформирована государственная политика, которая, в свою очередь, должна рассматриваться как часть государственной научно-технической политики, определяющей цели, задачи, направления, механизмы и формы деятельности органов государственной власти Российской Федерации по поддержке научно-технических разработок и использованию их результатов.

К таким мерам прежде всего необходимо отнести:

разработку и реализацию материально-технического обеспечения работ в области нанотехнологий с максимальным учетом возможностей кооперации в использовании уникального сверхдорогостоящего научного и экспериментально-исследовательского оборудования;

подготовку, повышение квалификации, привлечение и закрепление кадров (прежде всего молодых специалистов) в области нанотехнологий для их использования в научной и промышленной сферах;

изучение рынка наукоемкой продукции в части нанотехнологий с использованием методов прогнозирования и технико-экономической оценки;

анализ современного состояния научно-исследовательских работ фундаментального и прикладного профиля в соответствии с общими отечественными и мировыми тенденциями в развитии данного направления, а также результативности законченных исследовании и их дальнейшей перспективности;

определение приоритетных ориентированных направлений в области нанотехнологий, результаты которых могут быть использованы в ближайшее время, среднесрочной и дальней перспективе, а также в фундаментальных и поисковых исследованиях;

разработку и использование системы координации и кооперации проводимых исследований в области нанотехнологий;

создание и использование экспертных систем и баз данных как информационного возобновляемого ресурса в области последних достижений, связанных с разработкой и применением нанотехнологий в стране и за рубежом;

отработку систем взаимодействия государства с предпринимательским сектором экономики в целях формирования рынка нанотехнологий, привлечения внебюджетных средств для проведения исследований и организации соответствующих производств; разработку мер по активизации участия бюджетных и внебюджетных фондов и частных инвесторов на всех стадиях разработки и освоения нанотехнологий;

разработку системы мер по организации эффективного взаимовыгодного международного сотрудничества в области исследований и практического использования нанотехнологий.

Работы в области развития нанотехнологий могут быть организованы по следующей схеме:

на первом этапе (начиная с 2005 г.) включить в состав федеральной целевой научно-технической программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы специальный раздел по развитию работ, связанных с созданием и использованием нанотехнологий, сконцентрировав в нем интеллектуальные, финансовые и материально-технические ресурсы в данной области;

на втором этапе, учитывая масштабность задач по развитию фундаментальных исследований, прикладных технологических работ и созданию инновационной инфрастрактуры, разработать самостоятельную программу федерального уровня (на 2006-2010 гг.), учитывающей программы, реализуемые федеральными органами исполнительной власти, субъектами РФ и отдельными организациями различных форм собственности с условным названием "Нанотехнологий".

Программа должна включать фундаментальные исследования, прикладные исследования и разработки, внедрение и организацию производства, а также вопросы, связанные с подготовкой и привлечением высококвалифицированных кадров. Подготовка и согласование элементов данной программы могла бы быть начата уже в 2004 г. со сроком представления окончательного варианта в 2005 г.

Предлагаемый порядок организации и исполнения работ обусловлен тем, что на сегодняшний день развитие нанотехнологий как научно-технического направления во многом еще находится на стадии поиска и даже осознания возможных путей его реализации как в чисто научном плане, так и в достижении потенциально значимых практических результатов и поэтому требует активного участия государства с использованием всех возможных форм и методов государственного управления и поддержки.

Итогом реализации национальной программы должно стать перевооружение ведущих отраслей промышленности на основе широкого внедрения нанотехнологий.

Для разработки и практической реализации перечисленных и иных мер, обеспечения координации органов государственной власти в решении проблем, связанных с развитием отечественной науки и экономики, необходимо создание Межведомственного Совета по нанотехнологиям. В состав Совета и его секций должны входить ученые и специалисты Российской академии наук, высшей школы и промышленности, федеральных органов исполнительной власти, субъектов Российской Федерации и представителей деловых кругов.

Перечисленные выше проблемы обусуждались на Круглом столе "Нанотехнологий" 20 мая 2004 г. в рамках выставки "Перспективные технологии XXI века" (ВВЦ, г. Москва), организованной Министерством образования и науки Российской Федерации.

2. Нанотехнологии в Тюмени

«Нанотехнологии? Уже в Тюмени!»

Нанотехнологии, о которых так много говорят на самом верху, для Тюменского государственного университета - не мечта, а реальность.

Тюменский госуниверситет

«Теперь у нас на каждого студента по уникальному научному прибору!», - шутит ректор Геннадий Чеботарев, рассказывая об итогах реализации инновационной образовательной программы. В рамках этого проекта в последние два года в стенах вуза велась масштабная работа: закупалось дорогостоящее оборудование, появлялись суперкомпьютеры и даже осваивались нанотехнологии.

Об итогах реализации программы ректорат университета поведал в минувший четверг на очередном заседании координационного совета. Полученные результаты оказались во всех смыслах впечатляющими. Например, бюджет программы составил более 500 миллионов рублей, причем лишь пятая часть расходов легла на плечи университета, остальную сумму выделил федеральный бюджет.

· Пожалуй, наиболее важным моментом в минувшей двухлетней революции является начало освоения нанотехнологий. В вузе уже открыта новая специальность «Теплофизика и электродинамика в нанотехнологиях». В распоряжении специалистов находится учебно-научная установка ионного форматирования, способная излучать пучок частиц диаметром 10 нанометров. Есть и другое оборудование, работающее с размерами в одну миллиардную метра. Несмотря на сверхмалые величины, стоит эта аппаратура миллионы.

Еще одна гордость - тарелка-передатчик, принимающая данные с трех спутников. Благодаря этому в вуз поступают оперативные снимки Земли из космоса, которые применяются сотрудниками университета для разработки геоинформационных систем. Конечно, использование космических «фотокарточек» влетает университету «в копеечку» (3 миллиона рублей в год), но и польза от этого велика, в том числе контроль за рациональным природопользованием, мониторинг нефтегазодобывающих территорий.

Также в вузе проведена большая работа с сотрудниками: 170 человек прошли курсы повышения квалификации за рубежом, однако уровень образования преподавательского состава не был камнем преткновения.

Как признался Геннадий Чеботарев, местным ученым долго и упорно приходилось преодолевать индивидуализм и чувство собственничества к своим разработкам. Вероятно, данной проблеме нашлось свое решение, потому что за два года в стенах университета появилось 770 наименований учебно-методической продукции, разработано более 50 программ подготовки специалистов.

Так или иначе, все вышеназванное является лишь промежуточными итогами. Несмотря на завершение сроков реализации инновационной программы, университет продолжит движение вперед. В планах руководства стоит коммерциализация разработок местных научных работников. Кроме того, в ближайшее время вуз будет претендовать на получение нового звания - национального научно-исследовательского университета.

· 350 миллионов составляет стоимость закупленного лабораторного и компьютерного оборудования.

2.1 Нанотехнологии при лечении онкологических заболеваний в Тюменской области внедряются достаточно активно. Именно поэтому вторая Всероссийская конференция о нововведениях проводилась именно здесь

.

Как сообщает портал Nedugamnet.ru, в ходе встречи ведущие специалисты медицинского сообщества России обсудили основные вопросы применения нанотехнологий в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Так, иммуноферментные методики в модификации ELISA позволяют выявить в сыворотке крови свободнорастворимые формы рецепторов эпидермального фактора роста (EGFR) и сосудисто-эндотелиального фактора роста (VEGFR). Ценность методики заключается в неинвазивности и возможности определения в любые сроки лечебного процесса и может быть использовано как критерий оценки эффективности проводимой терапии.

· По утверждениям молекулярных биологов и генетиков, рак -- это ситуация, характеризующаяся наличием генетической нестабильности, которая представлена пятью или шестью мутациями или другими изменениями генов, которая развивается в течении пяти- шести лет. Возникновение и развитие опухоли представляет собой сложный и продолжительный по времени процесс. Молекулярные механизмы возникновения злокачественных новообразований молочной железы и других гормонзависимых опухолей человека ученые уже установили.

«Сейчас ДНК-диагностика по плазме и клеткам крови позволяет обнаружить злокачественную трансформацию клетки, генетическую нестабильность представленную мутациями, что позволяет выявить злокачественное новообразование задолго до их клинического проявления», - рассказал один из организаторов конференции, генеральный директор «Центра молекулярно-генетической диагностики» Ахат Сабиров (г. Тюмень).

Преимущество новых методов лечения в том, что они больше воздействуют на опухоль и меньше -- на нормальные ткани. Проникая через отверстия в опухоль, препарат оседает там, после чего, разрушаясь, начинает оказывать своё действие. Второе достоинство нанопрепаратов заключается в том, что они не оказывают токсического действия на другие клетки.

Лечить онкологию будут с применением нанотехнологий

В Тюмени завершилась II Всероссийская конференция с международным участием «Наноонкология», которая проходила с 26 по 28 сентября в большом зале Администрации г. Тюмени

· Как сообщил один из экспертов в области диагностики и терапии опухолей, в тюменском регионе работа применению нанотехнологий при лечении онкологических заболеваний ведется достаточно активно. Именно поэтому вторая Всероссийская конференция о нововведениях проводится именно здесь.

В ходе встречи ведущие специалисты медицинского сообщества России обсудили основные вопросы применения нанотехнологий в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Так, иммуноферментные методики в модификации ELISA позволяют выявить в сыворотке крови свободнорастворимые формы рецепторов эпидермального фактора роста (EGFR) и сосудисто-эндотелиального фактора роста (VEGFR). Ценность методики заключается в неинвазивности и возможности определения в любые сроки лечебного процесса и может быть использовано как критерий оценки эффективности проводимой терапии.

· По утверждениям молекулярных биологов и генетиков, рак - это ситуация, характеризующаяся генетической нестабильностью, которая представлена пятью или шестью мутациями или другими изменениями генов, которая развивается в течении пяти- шести лет. Возникновение и развитие опухоли представляет собой сложный и продолжительный по времени процесс. Молекулярные механизмы возникновения злокачественных новообразований молочной железы и других гормонзависимых опухолей человека ученые уже установили.

«Сейчас ДНК-диагностика по плазме и клеткам крови позволяет обнаружить злокачественную трансформацию клетки, генетическую нестабильность, представленную мутациями, что позволяет выявить злокачественное новообразование задолго до их клинического проявления», - рассказал один из организаторов конференции, генеральный директор «Центра молекулярно-генетической диагностики» Ахат Сабиров (г.Тюмень).

Специалисты из Москвы, Саратова, Ульяновска, Харькова и других городов обсудили ряд вопросов о применении нанотехнологий в области онкологии, среди которых:** «Основные направления применения золотых наночастиц в биологии и медицине», «Микроскопический анализ взаимодействия золотых наночастиц с нормальными и опухолевыми клетками в культуре и организме животных», «Профилирование экспрессии генов при онкологических заболеваниях»** и многие другие.

· Преимущество новых методов лечения в том, что они больше воздействуют на опухоль и меньше - на нормальные ткани. Проникая через отверстия в опухоль, препарат оседает там, после чего, разрушаясь, начинает оказывать своё действие. Второе достоинство нанопрепаратов заключается в том, что они не оказывают токсического действия на другие клетки.

2.2 Нанотехнолигия в сфере нанесения жаростойких покрытий

Тюменский госуниверситет и крупнейшее машиностроительное предприятие области - ПИИ ОАО «Газтурбосервис» - подписали договор о сотрудничестве в области научно-исследовательских работ и инновационных проектов, направленных на развитие производства. Таким образом, партнеры юридически закрепили уже сложившиеся отношения.

Сейчас во всем мире большой интерес к нанотехнологиям, работают над ними и в Тюмени. Ученые университета и инженеры предприятия «колдуют» над методами нанесения жаростойких покрытий на поверхность лопаток турбин газотурбинных двигателей, что позволит повысить их ресурс и долговечность. Договор позволит сосредоточить научный и практический потенциал обеих сторон и быстрее получить конечный результат. Для этого есть всё. В «Газтурбосервисе» действуют две научные лаборатории, совместными силами здесь совершенствуется ремонт упомянутых двигателей, создаются новые технологии модернизации производства.

В университете открыты два научно-производственных комплекса, и оба имеют отношение к промышленным пучково-плазменным нанотехнологиям, которые можно применять в области защиты покрытий. Вести их разработку ученым позволяют несколько лабораторий, оснащенных современным исследовательским, технологическим и производственным оборудованием. Анализировать структуру и состав поверхности различных материалов, используемых для создания защитных покрытий пучково-плазменными методами, помогает комплекс на базе модульной нанотехнологической платформы «НАНОФАБ-100». Как сообщил информационный отдел ТюмГУ, технология, на которую делается ставка, позволяет создавать на поверхности металла наноструктурированные соединения с уникальными свойствами, которые невозможно получить, используя другие методы, например, с помощью классической металлургии. В результате - единое целое с основой металла. Коррозийная стойкость изделий после «нанообработки» увеличивается в тысячу, а износостойкость - в двадцать и более раз.

Договор затронул не только технологию, но и человека. Предполагается трудоустройство выпускников, подготовка и переподготовка инженерно-технических работников, повышение квалификации сотрудников, поддержка молодых ученых и другие совместные мероприятия.

Размещено на Allbest.ru