23 ноября 2017 Г. Нанотехнологии и наноматериалы Российские нанотехнологии STRF.RU регистрация вход

   
Подписка
Главная / Новости и События / Интервью
Редколлегия
Контакты
Размещение рекламы
Партнёры
форум
В мире НАНО
Реклама

NANONEWSNET

Новости и События

Интервью

9.11.2007
Электроника: от «микро» к «нано»

На вопросы корреспондента «Российского электронного наножурнала» отвечает директор Института физики полупроводников СО РАН академик Александр Леонидович Асеев.

Александр Леонидович, одним из основных направлений которые сейчас развиваются в России, является наноэлектроника. Не могли бы Вы рассказать нашим читателям, пусть даже не совсем подготовленным, что же это такое – наноэлектроника?

Термин «наноэлектроника» логически связан с термином «микроэлектроника» и отражает переход современной полупроводниковой электроники от элементов с характерным размером в микронной и субмикронной области к элементам с размером в нанометровой области. Этот процесс развития технологии отражает эмпирический закон Мура, который гласит, что количество транзисторов на кристалле  удваивается каждые полтора-два года.

Однако принципиально новая особенность наноэлектроники связана с тем, что для элементов таких размеров начинают преобладать квантовые эффекты. Появляются новые свойства, открываются новые заманчивые перспективы их использования. Если при переходе от микро- к наноэлектронике квантовые эффекты во многом являются паразитными, (например, работе классического транзистора при уменьшении размеров начинает мешать туннелирование носителей заряда), то электроника, использующая квантовые эффекты, — это уже основа новой, так называемой наногетероструктурной электроники.

Мировое научное сообщество сейчас активно обсуждает тему квантовых битов, квантовых компьютеров и квантовой криптографии. Это наиболее яркий пример того принципиально нового, чего можно добиться в области наноэлектроники. Вещи, вообще говоря, фантастические, и до сих пор многие сомневаются, удастся ли что-либо из этого реализовать. По самым же оптимистичным прогнозам, современные компьютеры будут выглядеть в сравнении с квантовыми как телега на фоне «Мерседеса», настолько большим будет отличие в скорости вычислений и в используемой алгоритмической базе.

Как Вы оцениваете меру важности этого научного направления?

Объём нынешнего рынка исследований и разработок в области микроэлектроники эксперты оценивают в два-три триллиона долларов. Ожидается, что в ближайшие годы рынок нанотехнологии, достигнет одного триллиона, примерно треть от этой цифры составит доля изделий наноэлектроники. Сбудется ли этот прогноз, трудно сказать, но пока всё к этому идет.

Каково сейчас реальное состояние дел в российской наноэлектронике?

Ситуация неоднозначная. По сравнению с передовым мировым уровнем микроэлектроника в СССР была развита не достаточно сильно. И, к сожалению, за последние пятнадцать лет экономические реформы вместо ожидаемого рывка в этой области привели к потере даже тех позиций,  которые были тогда завоеваны. Что бы ни говорили, а в те годы наша страна все же была третьей микроэлектронной державой мира — отставая от Японии и США, конечно, но превосходя по уровню и номенклатуре другие страны. Нишу, которую занимал СССР, сейчас прочно занимают Южная Корея, Тайвань, Китай, небольшие страны Азии, такие как Сингапур, и европейские страны — Германия, Франция, Англия.

В наноэлектронике Россия сохранила преимущества, которые были у Советского Союза. Это касается таких областей, как СВЧ-техника, инфракрасная техника, излучательные приборы на основе полупроводников. Россия является родиной одного из наиболее значимых электронных приборов — полупроводникового лазера, за который получил Нобелевскую премию академик Жорес Алферов.

Во многих областях наноэлектроники стартовые позиции у России достаточно неплохие. На полупроводниковых наногетероструктурах с двумерным электронным газом основывается, например, вся современная сотовая связь. Здесь мы, к сожалению, потеряли лидерство в производстве, но сделанные у нас ранее разработки в области полупроводниковых элементов для СВЧ, фотоприёмников, излучательных структур, солнечных батарей, силовой электроники и сейчас на хорошем уровне. Потенциал у нас есть, особенно если учитывать, что многие специалисты, уехавшие из России в тяжелые времена экономических реформ, весьма успешно работают в самых передовых областях наноэлектроники за рубежом. Необходимо только создать организационные и экономические условия, чтобы всё это развивалось и у нас. Насколько я понимаю последние административные новации в области нанотехнологий, правительственные структуры уже этим озабочены. Ближайшее будущее покажет, насколько всё это правильно. Моё мнение — результаты придут.

Ещё один важный момент состоит в том, что Россия — большая, многонациональная страна, и уже поэтому обречена иметь особые задачи, поставленные силовыми ведомствами. А военные действия ведутся сейчас преимущественно с использованием всё более высокоточного оружия. Космическая система наблюдения и связи важна для удержания контроля на большой территории. Мне очень нравится один из прогнозов Артура Кларка о том, что к 2010 году будет создана глобальная система тотального наблюдения всех за всеми, построенная по тому же принципу, что и сотовая связь, и интернет, — для борьбы с терроризмом. Это весьма актуальная и серьёзная задача также и для России.

Макет полевого нанотранзистора с квантовыми
точками Ge в канале

Какие основные научные группы, которые занимаются наноэлектроникой в России и в мире, Вы можете выделить?

Наноэлектроника - это привилегия бизнеса. Все крупные электронные компании мира уделяют этой области самое пристальное внимание - понимают, что это залог будущей конкурентоспособности. Поэтому выделить среди них какие-то особые группы очень трудно. Самая географически близкая к нам фирма, занимающаяся наноэлектроникой  - корейский Samsung. О Японии в этом плане говорить сложно - очень закрытая страна, но основным, по-видимому, является центр перспективных технологий в Цукубе. Кстати, даже там успешно работает один из наших сотрудников. А наш институт, работает с такими крупными фирмами, как Intel, Motorola и др.

Теперь обратимся к научной части наноэлектроники. Сегодня трудно назвать хоть один американский университет, который бы не занимался наноэлектроникой. Вспоминая 15-й международный симпозиум «Наноструктуры: физика и технология», который прошел не так давно в Новосибирске, могу выделить «кремниевую долину» (университет Беркли, США).

В Европе - это Центр микроэлектроники в Гренобле (французская кремниевая долина) и связанные с ним научные центры, включая источник синхротронного излучения. В Германии наноэлектроникой занимаются крупные центры в Мюнхене, Юлихе, Карлсруэ и Берлине. В Китае могу выделить Институт полупроводников в Пекине. Довольно сильные группы работают в шанхайском Институте технической физики АН Китая. В Японии это упомянутый уже центр в Цукубе. В Южной Корее – Корейский институт передовой науки и технологий (Сеул), Институт передовых технологий фирмы Самсунг.

В России ситуация тоже далеко не безнадежная, есть сильные группы, работающие в этой области. В первую очередь это, конечно, С.-Петербургский физико-технический институт, где был создан наш первый полупроводниковый лазер, и научные центры при нем, такие как Научно-технологический центр микроэлектроники и С.-Петербургский научно-образовательный физико-технологический центр РАН.

В Москве я бы выделил физический факультет МГУ, профильные Институты РАН - Радиотехники и электроники, Физический, Общей физики, Физико-технологический; в Черноголовке - Институты проблем технологии микроэлектроники, Физики твердого тела. Так же в эту славную когорту входит Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау, где у нас ведутся работы по созданию квантового компьютера. В Нижнем Новгороде - Институт физики микроструктур, весьма сильный и успешно работающий. И наш институт в Новосибирске весьма прилично выглядит, это подтверждается многими фактами научного признания. Так что здесь довольно хорошая ситуация. Насколько я понимаю, ведущие наши электронные предприятия, прежде всего «Микрон» и «Ангстрем» в Зеленограде, тоже уделяют этому большое внимание, но двигаясь от микроэлектроники к наноэлектронике. Там существуют серьезные проекты уменьшения топологических норм, это все идет с отставанием на одно-два поколения от мирового уровня, но, тем не менее, прогресс есть. И конечно, есть сильный «куст» предприятий отрасли которая занимается СВЧ-техникой, системами навигации, управления, системами тепло- и ночного видения, то есть вещами, которые были сильны и в Советском Союзе.

Александр Леонидович, а чем конкретно занимается Ваша научная группа?

Наш институт трудно назвать группой: строго говоря, это громадная организация – около 1000 человек работающих, множество направлений, и всё это бурно развивается. Мы никогда не жаловались на плохую жизнь, мы выживали, и даже в 90-е годы, когда все в стране схлопывалось, сумели создать совершенно уникальные технологические подразделения, которые сегодня способствуют достижению результатов и приносят дивиденды. Наш институт физики полупроводников всегда был одним из наиболее активных в физике поверхности полупроводников – таково было его профильное направление с момента основания в 1954 году. Выбор был точный, как мы видим, потому что все процессы формирования полупроводниковых структур, ключевые для нанотехнологий – это процессы на атомно-чистой поверхности, это формирование структур с квантоворазмерными слоями, которые имеют толщины в атомные слои, и так далее. Так что мы находимся на гребне развития самих основ наноэлектроники.

Институт физики полупроводников СО РАН

Следуя этой магистральной линии, физика полупроводников трансформировалась в нашем институте в такую очень важную для приложений область, как технология молекулярно-лучевой эпитаксии,  (то есть послойное осаждение полупроводниковых слоев). За это сотрудники Института удостоены Государственной премии 1992 года. Еще раньше мы плотно занимались технологией импульсного отжига имплантированных слоев, которая теперь применяется по всему миру, эта работа отмечена Госпремией 1988 года. Параллельно у нас шли работы по физике фотоприемников инфракрасного диапазона, фотоприёмных устройств, приборов ночного видения, в основном для силовых ведомств. Для этих работ также важны исследования процессов на поверхности полупроводников. Фундаментальная физика квантовых явлений очень хорошо у нас развита именно благодаря тому, что мы хорошо знаем об атомных электронных процессах на поверхности полупроводников, имеем не только опыт но и необходимое оборудование, много сами делаем, многое приобретаем для поддержки работ в этих основных направлениях.

Следует упомянуть и технологию «кремний-на-изоляторе», которая позволяет получить слои кремния нанометровой толщины, это основа для кремниевых элементов наноэлектроники нового поколения - нанотранзисторов, сенсоров, в частности – химических. Есть и очень интересные биологические приложения. На всё это у нас делается ставка, получены хорошие результаты, видятся большие перспективы. Вот один из последних результатов, лазер с вертикальным резонатором (ЛВР): сегодня это самый миниатюрный источник лазерного излучения из всех существующих Его структура создается методом молекулярно-лучевой эпитаксии, имеет несколько тысяч отдельных слоев нанометровой толщины, активная область формируется из напряженных квантовых точек индий-галий-мышьяк. Скажу больше, нам удалось создать лазер с вертикальным резонатором на единственной квантовой точке, с абсолютно узким спектром излучения. Причем изменяя конструкцию трубки и варьируя параметры резонатора, можно задавать и варьировать характеристики этого лазера. Скажу еще больше: показано, что созданные нами в содружестве с учеными Берлинского технического университета ЛВР являются однофотонными излучателями, а это уже не просто так, это - мировой рекорд для квантовой физики. Но самое главное - что они обеспечивают быстродействие в 20 гигагерц, и это тоже мировой рекорд. Это сулит прорыв в области межчиповых и межплатных оптических соединений, резкое повышение степень интеграции этих устройств в самое ближайшее время. Увы, производственная инфраструктура России не готова к подобного рода новациям, и существует громадная опасность, что это всё будет внедрено и пойдет в бизнес и коммерцию на западе, а не у нас.

А много ли ваших разработок идет в производство? Или большинство так и остается на уровне исследований?

Наш институт сильно отличается от других институтов РАН именно в том отношении, что у нас фундаментальные достижения (что признано мировым сообществом, индекс цитируемости весьма достоен) сочетается с очевидной прикладной направленностью работы. Например, вчера я весь день провел на ОАО «Московский завод «Сапфир», который производит инфракрасную технику. Там была такая напряженная программа, что в полдня мы не уложились. Среди наших партнеров такие ведущие предприятия отрасли как ФГНЦ НПО «Орион», ФГУП «Альфа», ОАО «Циклон», что очень важно. Эти предприятия во многом строят стратегию своего развития, основываясь на ту научную и технологическую базу по инфракрасной технике, которая есть в нашем институте. Что касается приборов ночного видения, есть два предприятия, которые занимаются выпуском электронно-оптических преобразователей 3-го и 3+ поколений по существующей градации: ОАО «Геофизика-НВ» здесь, в Москве, и ОАО «Катод» в Новосибирске. Это успешные предприятия, они также используют достижения Института физики полупроводников. Конечно, в масштабе всей электроники это узкие области, но они очень важны для приложений. По СВЧ технике: наши разработки по эпитаксиальным структурам и технологиям активно используются базовыми предприятиями данной отрасли, в первую очередь фрязинским ФГУП НПП «Исток», Томским НИИ полупроводниковых приборов, ОАО «Микран» (тоже Томск) и ОАО «Октава» (Новосибирск). Эти предприятия также во многом строят стратегию своего развития на взаимодействии с нашим институтом.

На сколько сильно зависит успех разработки и внедрения технологий в производство от материальной базы института?

Вопрос действительно очень важный, а для наноэлектроники – вообще ключевой. Потому, что скажем, даже развитие обычной микроэлектроники идет такими темпами, что оборудование - научное, производственное, диагностическое, технологическое -  полностью меняется каждые 4-5 лет. То есть переходит на совершенно новый уровень. Точно так же обстоит дело и в науке, и этой проблеме в нашем институте уделяется самое большое внимание.

Мы даже в тяжелые девяностые годы получали по разным каналам новое, самое дорогостоящее оборудование. Кстати, как раз тогда мы построили корпус, один из самых больших красивых в верхней зоне новосибирского Академгородка. В институте имеется уникальный термостатированный корпус, специально приспособленный для работы с полупроводниками в чистых комнатах. А уже в начале двухтысячных мы его полностью реконструировали, полностью обновили инженерно-техническую систему, которая позволит нам еще лет десять-пятнадцать работать на очень хорошем техническом уровне. Сейчас запущен специализированный корпус для получения эпитаксиальных слоев кадмий-ртуть-теллур.

По оборудованию: сегодня мы используем как те установки, которые разработаны в нашем институте, так и импортные, в частности, в  в конце прошлого года запустили у себя самую современную установку молекулярно-лучевой эпитаксии фирмы RiberCompact 21. Она стоит около миллиона евро, таких даже в Европе очень немного,.

Второе направление, важное - материалы инфракрасной техники. В этом плане уникальной является технология молекулярно-лучевой эпитаксии для получения пленок кадмий-ртуть-телур. Здесь у нас очень хорошее продвижение, в течение последних нескольких лет мы сделали две многокамерные технологические установки – это сейчас единственный в России источник получения этого материала. Можно сказать, что на сегодня этот материал - это номер один в инфракрасной технике, обладающий фантастической чувствительностью в инфракрасной области спектра. Фотоприемник, который создан на его основе, как я всегда объясняю студентам, в абсолютной тьме, то есть в отсутствии фона, из Москвы регистрирует излучение спички, которую зажгли во Владивостоке - такая чувствительность. И этот материал мы производим сами, это современное малосерийное производство, которое расширяется по мере роста потребностей и идет как и на наши нужды, так и на предприятия отрасли.

Кроме того, мы же все понимаем, что базовый материал микроэлектроники и, в большой степени, наноэлектроники - это все-таки кремний. Для получения совершенных монокристаллов высокочистого кремния методом бестигельной зонной плавки у нас создан участок, оборудованный современными установками выращивания производства датской фирмы Haldor Topsoe. Подобных две установки имеются только в кремниевой долине в США, две у нас и одна в Китае, все тоже запущено в последнее время. Сейчас в институте запущен участок получения структур кремний-на-изоляторе. Важнейшее направление - литография глубоко субмикронная и, разумеется, нанолитография. У нас в девяностые годы создана технологическая линия, в которой используют несколько установок, и она является своеобразной фабрикой производства наноструктур с размерами активных областей на уровне от 0.1 до суб-0.1 микрона. В прошлом году мы благодаря поддержке министерства образования и науки в рамках Центра коллективного пользования «Наноструктуры», головным там является наш институт, получили современнейшую установку нанолитографии с использованием электронного пучка германской фирмы Raith. Это тоже дорогостоящая машина, она успешно работает и обеспечивает разрешение двадцать нанометров. С помощью этой установки получены нанотранзисторы в слоях кремний-на-изоляторе с длиной канала сорок нанометров. Этот размер больше, чем разрешение установки, поскольку технология часть разрешения съедает, но все равно это очень хороший результат.

Еще одно важнейшее направление связано с диагностикой наноструктур. Актуальность этого направления определяется тем, что надо не только создать наноструктуру,  но не менее важно увидеть, причем с атомным разрешением, как она устроена, определить химический состав всех ее нанообъемов. И для этого у нас есть для этого целый комплекс методов электронной микроскопии: просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения, методы сканирующей микроскопии, включая сканирующую туннельную микроскопию с атомным разрешением. Очень хорошим подспорьем являются атомно-силовые приборы фирмы NT-MDT, это блестящие разработки. Они у нас очень активно используются, а молодые люди - студенты, аспиранты - охотно на них работают. Ну и конечно, есть комплекс методов оптической спектроскопии, рентгеновской дифракции, масс-спектрометрии и др.

У нас был представитель фирмы «Карл Цейс», через которого мы приобретали установку по нанолитографии, он посмотрел и сказал: я такой степени капитализации нигде в мире не видел. А этот человек, как теперь говорят, «в теме». Конечно, всего необходимого купить невозможно, да и большинство измерительных приборов мало доступны и дороги. Поэтому мы очень много оборудования делаем сами. Например, институт является лидером в разработке и изготовлении таких приборов как эллипсометры, обладающие чувствительностью в доли монослоя. Институт разработал  целую серию приборов этого класса, с хорошим спектральным разрешением, с пространственным разрешением порядка микрона и с высоким быстродействием, до десятков микросекунд. И эти приборы нами продаются, в том числе и за рубеж.

Таким образом, оборудован институт хорошо, а проблема в том, что чем дальше мы уходим в область нанотехнологий и наноэлектроники, тем яснее становится, что в этом мире нет мелочей, и все дело всегда в деталях. Например, чтобы получить нужную наноструктуру, все компоненты технологического процесса должны быть на самом высоком уровне.  Поэтому мы проигрываем всегда на мелочах - то ли некачественные реактивы, то ли резист не той марки, то ли нет какого-то вспомогательного оборудования. Скажем, любая наноэлектронная структура должна быть встроена в систему другого уровня, которая имела бы её на входе. А это означает, что появляются проблемы сопряжения с усилительным трактом и т. д., все должно быть встроено в плату, сопряженную с компьютером. Этот цикл у нас, к сожалению, не замкнут, поэтому и эффективность не очень высока. Мало создать технологию, надо определить ее реальную стоимость и преодолеть проблемы передачи на предприятие - мы зачастую просто не в состоянии решить комплекс этих проблем. Но, я думаю, что если будут сделаны реальные шаги в развитии инфраструктуры нанотехнологий, в том числе технологий наноэлектроники, эта проблема будет преодолена. Надеюсь, это будет сделано в самое ближайшее время.

Правительство готовится выделить деньги на реализацию программы «Индустрия наносистем и материалов». Какое оборудование Вы планируете докупить, чтобы замкнуть цикл?

В первую очередь мы должны укреплять технологию молекулярно-лучевой эпитаксии, там ведь существует и третье направление, о котором я пока не говорил – германий-кремний. В области получения германий-кремниевых эпитаксиальных структур с квантовыми точками институт имеет мировой приоритет, хотя сейчас наметилось отставание - прогресс идет быстро.

Еще скажу об одном из интереснейших наших достижений мирового уровня - технологии получения так называемых трехмерных наноструктур. Суть в чем, что если методом молекулярно-лучевой эпитаксии мы создадим напряженную многослойную структуру и внесем туда в жертвенный слой (то есть слой, который в последующем удаляется травлением) определенной геометрии, создаваемой нанолитографией, то мы получим трехмерные наноструктуры. Это происходит благодаря тому, что за счет остаточных напряжений вся структура начинает деформироваться и менять конфигурацию. Именно таким образом созданы, например, такие уникальные объекты, как полуповодниковые нанотрубки – основа сверхчувствительных сенсоров, датчиков давления, потоков, наношприцев для биологических манипуляций в клетках. Наш последний результат здесь состоит в том, что получены так называемые киральные наноструктуры, состоящие из упорядоченной системы наноспиралей, закрученных в одном направлении, причем абсолютно стандартных. Эта структура изменяет, в частности, степень поляризации терагерцового излучения. Главное здесь – то, что, по сути, создана основа для получения материалов с регулируемыми оптическими константами, в частности показана принципиальная возможность получения отрицательного коэффициента преломления. Это так называемые метаматериалы, которые в принципе позволяют сделать объекты невидимым в определенном диапазоне спектра. Так вот: для того, чтобы эту технологию развить, нам нужна импринт-литография, которая в мире развита хорошо, а у нас в России отсутствует. И еще требует обновления электронная микроскопия, которая за последние годы претерпела уже две революции. Одну - когда сделали линзы с очень малым коэффициентом сферической аберрации, уменьшили его значение более, чем на порядок, что дало возможность получать субатомное предельное разрешение. Вторая революция связана с использованием методов фильтрации электронов по энергии, что позволяет с атомным разрешением определить химический состав данного кластера или группы атомов, и даже один атом, и идентифицировать химический состав нанообъекта. Эта техника тоже нам нужна. И нам необходимо создавать такие современные технологические линии, где бы нанообъект был не просто создан как таковой, но был встроен в систему, которая сопрягала бы его с макромиром и позволяла использовать его квантовые или иные особые свойства как нанообъекта, в мире макро. Проблема стоит чрезвычайно актуально.

Вы уже упомянули NT-MDT. А есть ли еще какие-нибудь российские фирмы, чье оборудование конкурентоспособно с зарубежным?

NT-MDT - блестящий пример. Причем заметьте, все же было сделано в девяностые годы. Я был в Америке в девяностые годы, на моих глазах американцы отказывались от своих приборов фирмы Park Instruments, и закупали в России NT-MDT - как более удачные. Особенно им нравилось, что даже студент может работать на этой технике и уже владеть наномиром буквально с первых шагов своей деятельности в науке. Другой удачный пример - ЗАО «Научно-технологическое оборудование» при фирме «Светлана», это предприятие в С.-Петербурге. Они подняли знамя, которое в тот момент на время выпало из наших рук, начали делать установки для молекулярно-лучевой эпитаксии, широко используя дефицитные у нас импортные комплектующие. Тем не менее, это установки отечественного дизайна с использованием манипуляторов, части электроники и системы дифракциюи быстрых электронов из нашего института. Мы надеется поставить на некоторые из установок системы для эллипсометрии in situ. И обе эти замечательные компании вместе сделали машину, которая называется «Нанофаб», уже выпустили несколько штук. Это настоящая установка для решения задач будущего: она комбинирует возможности эпитаксии, литографии и диагностики. Я думаю, что их развитие идет в правильном направлении, и достаточно успешно.

Еще пример. Мы упоминали о солнечной энергетике, где у России позиция довольно скромная. Но есть в Краснодаре OOO «Солнечный ветер», выпускающая четверть процента мирового объема производства элементов солнечных панелей. Конечно, это крайне мало, но, согласитесь: на фоне нуля во всех других областях это заметная величина.

Я уже говорил о наших эллипсометрах, все они востребованы. Поэтому мы сейчас после некоторого перерыва начинаем производить усовершенствованную модель установок молекулярно-лучевой эпитаксии, «Катунь-100» и установки «Обь» для КРТ (кадмий-ртуть-теллур, прим. редактора).

"Катунь" - установка молекулярно-лучевой эпитаксии

Есть в стране и еще одна разработка, я бы сказал даже – прорывная, вполне соответствующая мировому уровню, хотя там пока не достигнут явный коммерческий прорыв - это разработка системы рентгеновской литографии, выполненная в Институте физики микроструктур в Нижнем Новгороде. Системы использует излучение в вакуумном ультрафиолете (длина волны 13.5 нм). Задача продвижения этой разработки стоит чрезвычайно остро, ведь все достигнутые там преимущества - временные, и нельзя опоздать с внедрением в практику.

В общем, позитивные примеры есть, так что «клиент не только жив, но еще проявит себя в полную силу».

И какое оборудование предпочитаете закупать, если выбор есть - у своих или за рубежом?

Если в списке производителей значится, например, NT-MDT, то нет вопросов, закупается наше, Зеленоградское. Что касается оборудования по молекулярно-лучевой эпитаксии, мы и свое делаем, и закупаем зарубежное. Метрика тоже у нас наполовину своя, наполовину импортная. Конечно, тут чудес нет, скажем в области электронной микроскопии в стране полный провал, заводы остались в ближнем зарубежье, да и уровень там не тот. Да и вообще, все делать самим невозможно. Я думаю, две трети оборудования, которое у нас вводится в строй, закупается за рубежом.

Так зарубежное - потому что у нас своего нет, или там качество лучше? Вот, к примеру, в Санкт-Петербурге НПП «Буревестник» дифрактометры производит. И фирма Bruker производит дифрактометры. И какой бы Вы предпочли?

Нет, тут ситуация такая – если вы работаете на переднем крае науки, вы должны использовать самое хорошее оборудование, которое существует на планете на данный момент. Сегодня оно, скажем, немецкое, завтра японское, послезавтра будет чье-то еще, может быть того же «Буревестника». У нас жесткая конкуренция, и в науке, и в технологии, она быстро обучает выбирать правильно.

Хорошо, купили, установили, запустили. А как обстоит дело с сервисом приборов, то есть с обслуживанием и с обучением персонала?

Это серьезная проблема. Но в нашем институте, я можно сказать и директором-то стал именно благодаря этому, это то, что уникальное оборудование, которое мы получали еще в советское время, мы использовали весьма эффективно, без всяких натяжек. Я имею в виду оборудование для выполнения тех задач, которые стояли перед институтом или всей нашей отраслью. Я уже упоминал о нанолитографии, которая у нас она работает как фабрика получения экспериментальных образцов микро- и наноструктур для научных исследований. Разнообразные структуры, которые мы получаем с помощью нанолитографии - квантовые кольца, системы антиточек, нанопроволоки, квантовые гусеницы и квантовые рассеиватели произвольной геометрии - эти структуры, произведенные у нас, можно встретить во многих научных центрах мира, от Берлина и Гренобля до Бразилии. Примерно так все и должно быть построено, без всяких скидок на то, что есть и корпоративный интерес организации, есть личный интерес операторов. Это все нужно преодолевать. У нас в институте с этим справились - благодаря этому мы действительно всегда находимся в фокусе событий. Но проблема существует, потому что во многих случаях сложные, дорогостоящие приборы используются для какой-то узкой задачи или эксплуатируются непродолжительное время. Кстати, чем дороже и уникальнее оборудование, тем короче срок его жизни, потому что следом за ним быстро появляется что-то новое, более современное, более удобное.

То есть центрам общего пользования вы относитесь положительно?

Совершенно верно. У нас и в Институте и в Сибирском отделении по этому поводу были бурные дискуссии. Понятно, когда начинают распределять оборудование не по научным группам или по институтам, а по центрам коллективного пользования, сразу появляются обиженные. И у нас они были, в Сибирском отделении РАН. Я говорил и говорю: давайте посмотрим на такую богатую страну, как США, на близкую мне область электронной микроскопии. Там есть национальный центр электронной микроскопии в Беркли, есть центр электронной микроскопии в университете штата Аризона, есть центры еще поменьше, но эти центры всегда имеют преференцию – и по деньгам на оборудование, и по обеспечению новейшим программным продуктом, и по поддержке персонала. Потому что хотим мы или не хотим, но должны быть центры, где есть все для эффективной работы. Это актуально даже для обеспеченной, на наш взгляд, Америки. Я несколько раз был в Оксфорде, в Англии, и там та же система – современное уникальное оборудование выделяется в центры коллективного пользования и специально поддерживается. Конечно, там научная работа всего персонала, от лаборанта до шефа, биг-босса департамента, имеет специфику, он должен не только свою научную тематику продвигать, интересную для университета, но и тесно работать с пользователями не только со всей Англии, но и со всего мира.

А Вы в таких центрах часто работаете? И как оно - взаимодействовать с иностранцами?

Прежде чем купить уникальную машину за 1 млн. долларов, мы сначала всегда направляем в ведущие научные центры или на фирму - производителя оборудования нашего сотрудника, он выезжает туда и работает с нашими образцами. И мы получаем точную информацию -  можем ли мы увидеть квантовую точку или нет, если можем, то с каким разрешением, а если не можем, то почему. И у нас точно так же регулярно бывают представители ведущих фирм, производящих оборудование. И со всеми владельцами этого уникального оборудования у нас поддерживаются хорошие научные контакты - обмен информацией, совместные публикации, обмен образцами. Потом есть проблема тестирования, потому что разрешение субатомное. А может, Вы ошиблись? И тогда надо ехать в тот же Оксфорд или в Цукубу, чтобы проверить - правильно мы делаем, или нет. Так мир сейчас устроен. И это чрезвычайно важно,  благодаря этой системе, абсолютно неформальной, мы получаем ту информацию, которая нам нужна.

Алексександр Леонидович, а что, по Вашему мнению, нужно, чтобы перейти от научной разработки наноэлектронного изделия к серийному производству? Оборудование новое, или финансирование специфическое, или кадры?

Это вопрос очень сложен. Вы имеете в виду организацию выпуска каких-то изделий наноэлектроники. Когда процессы перестроечные только начинались, были иллюзии, что от мирового рынка в 2 триллиона долларов нам уж что-то достанется, при наших-то талантах и уровне подготовки. Мы же не знали, что там жесткая конкуренция, мы видели только преуспевающие, крепкие фирмы. А сколько при этом фирм обанкротилось, было поглощено или просто исчезло… Но, бывая в западных технопарках, я могу зайти туда и посмотреть на реальное состояние дел. Это не то что мировая статистика, но правило западного рынка: из 10 высокотехнологичных фирм выживает одна, та, которой удается  захватить свой сегмент мирового рынка. А остальные унавоживают почву для процветания этой одной – то ли сотрудники переходят в эту фирму, то ли ещё что-то… А у нас в России действие этих рыночных механизмов затруднено материальными проблемами и ведомственной разобщенностью. У нас же как сейчас: свои нанотехнологические программы у Минобороны, свои - у Росатома и Роспрома… Сейчас, когда я смотрю на программу развития инфраструктуры нанотехнологии, я тоже вижу эту ведомственность: нужно обязательно ресурсы вложить в  строительную промышленность,  в авиационную, и т.д.

Это не годится. Я не знаю, как эти проблемы решаются на Западе, но, например, в Японии меня поразил один факт. Япония - монополист по производству монокристаллов арсенида галлия большого диаметра. Это сложная задача, технология там до сих пор несовершенная, и такие кристаллы до сих пор получаются дефектными. И одна из проблем связана с тем, что внутри установки, естественно, присутствует мышьяк, токсичное вещество, установку рано или поздно приходится вскрывать - менять комплектующие, чистить, а люди этого делать не могут. Поэтому японцы сделали роботов – чистить подобные установки. Понятно, что фирма, которая занимается производством кристаллов, сделать такого робота не в состоянии. То есть это должна делать какая-то другая фирма. И я не думаю, что это дело сильно денежное, потому что установок этих всего несколько сотен, а роботов нужно всего несколько единиц… Но вот нашлись же фирмы, которые их сделали!? То есть существует некий мозговой центр, координатор всей работы, который принимает исключительно правильные экономические решения,. И на мой взгляд, а насколько я Японию знаю, этот механизм является внерыночным. Там конечно всегда есть профит, поскольку это производство уникальное, они монополисты, объемы большие и т.д., но организовано это так, что решение всегда является эффективным. Вот ключевое слово!

Так, например, в Федеральных целевых программах Роспрома («Национальная технологическая база», «Электронная компонентная база»)», тоже есть и наноэлектроника, и наноматериалы. Можно видеть, как векторы развития Роспрома, Минобрнауки и РАН в этих областях начинают расходится. Это является проблемой, поскольку ресурсы начинают расходоваться неэффективно. В то же время при наличии эффективных решений Вы можете имеющимися ресурсами делать очень многое. Возьмем, например гранты РФФИ: деньги приходят на группу, 2-6 человек, в этих группах не делают различия, профессор делает работу или два молодых сотрудника. И деньги уходят туда, куда нужно. Есть, конечно, процент отчисления администрации, на энергетику и т.д.

А в случае с формируемыми в настоящее время мега–нанопроектами такой механизм обеспечения эффективности отсутствует, что меня сильно тревожит.

Можете ли Вы оценить, как нынешние и будущие вложения в наноэлектронику соотносятся с объемом затрат на разработку конечного продукта? И насколько быстро окупятся эти вложения?

На самом деле никакой быстрой окупаемости нанотехнологии, я думаю, не дадут, по крайней мере сейчас там все находится на начальном периоде. То есть, к сожалению наши научные организации, отраслевые институты стоят сегодня перед налоговым законодательством, бюджетным и гражданским кодексами, в том же положении, что и люди которые, например, перепродают иномарки. Сегодня он берет партию, в бухгалтерии такая-то цифра записана, перепродал, там цифра другая, и все ясно, какая у него прибыль, и так далее. От науки требуют то же самое, как можно сейчас видеть. Тебе дали деньги – завтра дай продукцию. Но это же нереально, просто нереально!? На западе такого нет. \

Потом трагедия науки в чем – отдача получается с конечного продукта, а изделие, даже если оно сто раз нанотехнологическое, оно все равно будет стоить копейки. Где-то воздействовал наноиголочкой, потом нанесли пару атомных слоев – цена этих операций копеечная. Например, транзистор на двумерном газе в сотовом телефоне, он копейки стоит, центы, так же как лазеры и светодиоды в современной линии связи.

Но сами системы, особенно когда идет масштабное их продвижение на рынок, дают, конечно, громадный экономический эффект. И мудрость управления всем этим процессом заключается в том, чтобы во-первых, правильно дать направление. Тут кое-что делается, например, хорошее направление - это замена ламп накаливания на полупроводниковые диоды, потому что лампа накаливания всю энергию превращает в тепло, у нее эффективность несколько процентов. А светодиод преобразует в свет 70-80% потребляемой мощности. То есть чрезвычайно важное направление. Но тут надо очень грамотно построить стратегию, причем иметь в виду тот аспект, о котором я сказал - что в условиях рынка бывает с венчурными предприятиями - большая часть из них гибнет, и выживет лишь одно из многих. К этому надо как-то привыкнуть, это будет сопровождаться определенными издержками. Но сам эффект, безусловно, будет очевиден. Сейчас, например, очень много споров идет вокруг солнечной энергетики, там есть тоже некоторые прогнозы, что на основе нанотехнологий можно будет снизить цену солнечных элементов до той цены, которую мы сегодня платим за электричество. Тогда произойдет взрывное развитие всей этой отрасли. Это надо тоже прогнозировать, надо понимать что инвестиции вернутся лет через 10-20, и тут очень важно ставить приоритеты.

Здесь самое время вспомнить, что вся история с нанотехнологиями началась с нанотехнологической инициативы президента США Б.Клинтона 2000 года. Им были поставлены три совершенно четкие, конкретные задачи: создание элемента памяти повышенной емкости так чтобы в устройстве размером с сотовый телефон у вас была записана вся библиотека конгресса. И это то же самое, как пистолет когда-то уничтожил различие в физическом развитии людей, а компьютер, вообще говоря, уравнивает людей по интеллектуальным возможностям. Такая революционная задача, которая влияет не просто на материальное благосостояние людей, а вообще на все развитие человеческой цивилизации. Эта задача, конечно, пока не решена, но уже сделано очень много. И ясно, что в ближайшем будущем на этом пути будут прорывные решения. Одно из них - это упомянутое выше мультимежчиповое оптическое соединение на ЛВР.

Второе - сверхпрочные материалы на основе фуллеренов, в теории они в три-четыре раза прочнее стали. Один из фантастических проектов, который мог бы быть реализован с помощью этих материалов это космический лифт. Не надо запускать корабли, сжигать все эти вредные вещества, портить атмосферу. Вы просто выбрасываете трос в космос, и по нему ездите, как на лифте. И никаких проблем. Это, конечно, фантастика и эта задача тоже еще не решена. Но по мере изучения природных углеродных материалов уже обнаружено много интересного и появилось понимание, как можно эффективно использовать углеродные материалы в самых разнообразных целях, как повышать теплопроводность, как увеличить емкость электрических батарей, и так далее.

Третье - это борьба с онкологией, то есть с раковыми заболеваниями. Это же на самом деле беда просто. А вся проблема в том, что для эффективного лечения нужны лекарства так называемого таргетного типа. Сейчас либо облучают больной орган и весь организм испытывает радиационный удар, или назначают химиотерапию с нагрузкой на весь организм в целом.  Да и вообще современные лекарства не особенно эффективны. А нужно нам такое лекарство, которое, будучи создано методами нанобиотехнологии, попадет в организме именно туда, куда надо, и сделает то, что нужно. Причем – так, чтобы организм в целом не пострадал. Эта задача тоже не решена, но уже дала толчок развитию нанобиотехнологии. И ясно, что там тоже будут хорошие достижения, причем в самое ближайшее время. Поэтому тут какой-то элемент удачи должен быть, но и с другой стороны, конечно главное двигаться.

Как говорится, дорогу осилит идущий.

Денис Бартоломе // 9.11.2007

обсудить публикацию

версия для печати



ай вао
Интервью

Композиты на острие 3D-принтинга


Учёные СПбПУ и Сколтеха разрабатывают «софт» и «железо» для трёхмерной печати композиционных изделий

читать полностью читать полностью




Acta Naturae



© ООО «Парк-медиа», 2007-2008

Разработка - Metric

Все права защищены
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100