Технология полимерных, пористых, трубчатых и биологических наноматериалов

Анализ множества вариантов синтеза наноматериалов типа полимер-неорганических и полимер-органических композитов, нанобиоматериалов, катализаторов, супрамолекулярных, нанопористьгх и трубчатых структур выходит за рамки нашего рассмотре­ния. Эти сведения подробно изложены в работах Б. Глика, Ж.-М. Ле­на, А.Д.Помогайло, Н.Зимана, В.В.Покропивного и др. [13, 16— 18, 36]. Ограничимся лишь краткой их характеристикой.

Прошла расширенная коллегия Минпромнауки РФ. Имеется поручение Президента РФ по данно­му вопросу, направленное на повышение результа­тивности исследований и разработок в области на-номатериалов и нанотехнологий, Министерством об­разования России 04.06.03 г. издан приказ №2398 «Об эксперименте по созданию нового направле­ния подготовки дипломированных специалистов» — «Нанотехнология» и специальностей «Нанотехно-логия в электронике» и «Наноматериалы». Был создан в составе УМО, действующего на базе Санкт-Петербургского государственного электро­технического университета, Учебно-методический Совет по направлению «Нанотехнология», предсе­дателем которого стал академик Ж.И. Алферов.

К сожалению, прогрессивное направление ста­ло модным и многие традиционные разработки атом-но-молекулярного уровня искусственно приобрели имидж «нано». Наряду с определенной конъюнкту­рой это безусловно связано и с тем, что терминоло­гический базис данного направления до сих пор «жестко» не определен.

Возьмем на себя ответственность изложить не­которые методические понятийные аспекты ново­го научно-технического направления.

Во-первых, обратимся к важнейшему фактору — геометрическому размеру и приставке «нано», вхо­дящей в ряд основных, наиболее часто используе­мых в официальных документах понятий: нанотехнология, наноматериалы, наносистемы.

Первоначально проанализируем смысловые зна­чения наиболее часто употребляемых приставок, предназначенных для отражения десятичных долей единицы:

микро — от греч. mikros — малый;

нано — от греч. nanos — карлик.

Фактически приставка NANOS предназначена для образования наименования десятичной доли единицы, соответствующей 10^-9. При объединении с понятием «метр» (от франц. МЕТRЕ и греч. МЕТРОН - мера), т.е. с единицей длины в систе­ме «СИ», имеет место отражение геометрических размеров, соответствующих 10^-6 и 10^-9м.

Далее представим ряд определений базовых по­нятий с приставкой «нано», наиболее полно отра­жающих именно проявление функционально-сис­темных свойств, а не только чисто геометрических особенностей (параметров).

Наносистема — материальный объект в виде упорядоченных или самоупорядоченных, связанных между собой элементов с нанометрическими харак­теристическими размерами, кооперация которых обеспечивает возникновение у объекта новых свойств, проявляющихся в виде квантово-размер-ных, синергетически-кооперативных, «гигантских» эффектов и других процессов, связанных с прояв­лением наномасштабных факторов.

Наноматериалы — вещества и композиции ве­ществ, представляющие собой искусственно или естественно упорядоченную или неупорядоченную систему базовых элементов с нанометрическими характеристическими размерами и особым прояв­лением физического и (или) химического взаимо­действий при кооперации наноразмерных элемен­тов, обеспечивающей возникновение у материалов и систем совокупности ранее неизвестных механи­ческих, химических, электрофизических, оптичес­ких и тепло физических свойств, определяемых про­явлением наномасштабных факторов,

Нанотехнология — совокупность методов и спо­собов синтеза, сборки, структуре- и формообразо­вания, нанесения, удаления и модифицирования материалов и веществ, включая систему знаний, навыков, умений, аппаратурное, материаловедческое, метрологическое, информационное обеспече­ние процессов и технологических операций, направ­ленных на создание наноматериалов и систем с новыми свойствами, обусловленными проявлением наномасштабных факторов.

Нанодиагностика — совокупность специализи­рованных методов исследований, направленных на изучение морфолого-топологических, структурных, механических, электрофизических, оптических и биологических характеристик объектов наноразмеров, анализ наноколичеств вещества, измерение метрических параметров с наноточностью.

Наносистемотехника— совокупность методов моделирования, конструирования и проектирования изделий различного функционального назначения, в том числе наыоматериалов, микро- и наносистем с целью использования квантово-размерных, коо-перативно-синергетических, гигантских эффектов и других явлений и процессов, проявляющихся в условиях материальных объектов с нанометричес-кими характеристическими размерами.

Наряду с определением ранее указанных поня­тий, основой которых в первую очередь является физико-химический базис, сделаем попытку пред­ставить ряд широко используемых в литературе терминов, вызывающих неоднозначное их воспри­ятие.

Нанонаука— система знаний, основанная на описании, объяснении и предсказании свойств ма­териальных объектов с нанометрическими харак­теристическими размерами или систем более вы­сокого метрического уровня, упорядоченных или самоупорядоченных на основе наноразмерных эле­ментов.

Нанотехника— машины, механизмы, приборы, устройства, материалы, созданные с использовани­ем новых свойств и функциональных возможнос­тей систем при переходе к наномасштабам и обла­дающие ранее недостижимыми массогабаритными и энергетическими показателями, технико-экономи­ческими параметрами и функциональными возможностями.

Наноиндустрия— интегрированный комплекс, включающий оборудование, материалы, программ­ные средства, систему знаний, технологическую, метрологическую, информационную, организационно-экономическую культуру и кадровый потенциал, обеспечивающий производство наукоемкой продукции, основанной на использовании новых традиционных свойств материалов и систем переходе к наномасштабам, и инициируют научно-технический прорыв в совокупности высокотехнологичных отраслей производства, науки, образования и сфере обслуживания населения за счет широкого использования изделий с ранее недостижимыми массогабаритными, энергетическим показателями, технико-экономическими параметрами и функциональными возможностями.

Последнее понятие безусловно претендует на наибольшую полноту и исходя из известных правил перевода может упрощенно трактоваться как «индустрия карликов», что формально не противоречит конечной цели данного направления применительно как к объектам органической, так и неорганической природы.