РАЗМЕРЕННО О НАНО

Приставка «нано» стала модной в России в конце нулевых. Тогда государство объявило нанотехнологии приоритетным направлением развития науки и техники, начало выделять значительные средства на поддержку исследований по теме и создавать условия для коммерциализации разработок. О нанотрубках и нанороботах стали регулярно говорить с экранов телевизоров, но широкая общественность в большинстве своем не до конца понимала, что собой представляют новые технологии. Сейчас ажиотаж вокруг нанотематики уже поутих, а вопросы остались. Андрей Ремпель в своей лекции пролил свет на эту окутанную слухами область науки.

Нанотехнологиями называют создание, использование и манипулирование объектами, которые имеют размер от 1 до 100 нанометров. В международной системе СИ нанометр — одна миллиардная доля метра. Насколько это мало, человеку трудно себе представить — наши органы чувств не приспособлены к таким размерам. Самый мелкий объект, который способен распознать человеческий глаз, имеет величину порядка 100 микрометров, что в среднем соответствует толщине человеческого волоса. И это в 100 раз больше, чем один нанометр. Органы осязания делают возможным ощущать более мелкие детали, шероховатости на уровне чуть больше одного микрона, но на этом собственные возможности человека заканчиваются.

Приблизиться к наноразмерным масштабам позволяют лишь электронные микроскопы. И в этом случае наблюдение будет косвенным, потому что изображение в конечном итоге формируется прибором. Более того, просвечивающая электронная микроскопия в отличие от оптической вместо светового потока использует электроны с большими энергиями, которые могут изменить изучаемый образец. Особенно это касается наночастиц.

Ученые выделяют два основных метода получения объектов столь малых размеров: размельчение более крупного объекта или сборка из мелких элементов (молекул, атомов, ионов). При получении наночастиц технологу придется бороться с их склонностью к росту, слипанию и соединению между собой.

Но нанотехнологии — это не столько про размер, сколько про полученные в результате новые полезные свойства. Например, одно из приложений нанотехнологий заключается в создании специального покрытия для стекол, позволяющего добиться так называемого эффекта лотоса, когда вода не задерживается на поверхности, а стекает, захватывая с собой остатки пыли. Наночастицы также можно использовать для утилизации солнечной энергии, создания биометок, изготовления микросверл и улучшения свойств керамики.

Рассказал Андрей Ремпель и о собственных исследованиях. Вместе с коллегами ученый работал над проблемой, связанной с образованием наночастиц меди в железе под воздействием нейтронного излучения. Реакции, происходящие в котлах атомных электростанций, сопровождаются огромным потоком нейтронов, и эти нейтроны попадают в реакторную сталь. И если в ней присутствуют атомы меди, при таком воздействии они собираются в кластеры или наночастицы, что в конечном итоге может привести к образованию трещин. Решить эту проблему с точки зрения материаловедения не могли очень долго. Выход был найден в аннигиляции позитронов, которая позволила зафиксировать наночастицы меди в железе и стали.

Публику интересовало, где в Екатеринбурге можно получить образование в области нанотехнологий. В Уральском федеральном университете за это направление отвечает сразу несколько научных и учебных центров. Комментируя недавнюю новость о том, что ученым Массачусетского технологического института (США) удалось увеличить размер графеновой плоскости, Андрей Ремпель отметил, что более важной задачей ему видится функционализация графена, которая позволит расширить спектр применения материала. Высказался он и о пригородных автомойках, предлагающих самоочищающееся нанопокрытие для стекол. «Это дорогостоящая технология, поэтому возникает вопрос, делают ли на автомойке то, что предлагают».