Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности - Линн Фостер

Гораздо сложнее обстоит дело с финансированием междисциплинарных исследований, связанных одновременно с несколькими научными или техническими дисциплинами. Именно такие разработки часто являются очень важными и перспективными в нанотехнологических исследованиях, и правительственным ведомствам приходится придумывать новые механизмы для их организации, поддержки и финансирования. С одной стороны, уже существуют и продолжают создаваться небольшие междисциплинарные исследовательские команды, нацеленные на решение конкретных задач. С другой стороны, одновременно правительственные агентства стремятся организовать крупные научно-исследовательские центры, оборудованные разнообразной аппаратурой, а также внести изменения в существующую систему высшего образования для подготовки новых научных кадров – молодых исследователей, не связанных с традиционными специальностями.

6.3. Образование и подготовка научных и технических кадров

Организация системы обучения и подготовки следующего поколения ученых и инженеров, способных решать связанные с нанотехнологией специфические научные проблемы, является одной из важнейших задач федеральных органов. Национальная нанотехнологическая инициатива (ННИ) включает в себя прямую поддержку программ обучения для студентов-старшекурсников, аспирантов и постдоков в университетах, государственных лабораториях и других организациях. Кроме того, связанные с ННИ федеральные министерства и организации имеют собственные системы для привлечения молодых специалистов и их обучения.

Агентства ННИ разрабатывают новые учебные курсы для вузов, специально предназначенные для профессиональной подготовки следующего поколения исследователей и инженеров. В этих курсах особый упор делается на междисциплинарный характер изучаемых явлений и объектов. Кроме того, подготавливаются учебники и программы, призванные ознакомить с основными идеями нанонауки учеников старших и средних классов в общеобразовательных школах и колледжах. Блестящие перспективы, которые открывает нанотехнология для карьеры и бизнеса, служат дополнительным стимулом для привлечения студентов в научно-технические высшие учебные заведения.

Столь же важной представляется задача профессионального обучения техников и рабочих, которым в близком будущем придется организовывать новые нанотехнологические производства. Решение этой задачи помимо прямого профессионального обучения включает в себя создание нового учебного оборудования. Агентства ННИ серьезно занимаются этой проблемой, создавая программы подготовки технических кадров, подготовленных для производства и дальнейшей эксплуатации новых устройств и оборудования. Эти программы предназначаются в первую очередь для молодежи в местных колледжах и училищах, так как они будут способствовать созданию новых рабочих мест.

Очень интересной и сложной задачей является проведение продуманной политики подготовки населения страны к грядущим изменениям, связанным с развитием нанотехнологии в целом. К сожалению, широкое распространение научно-фантастической литературы невысокого качества и легкомысленная информация, распространяемая многими сайтами в Интернете, уже привело к массовым заблуждениям и предрассудкам относительно нанотехнологии. Широкая общественность чаще всего воспринимает нанотехнологию в качестве либо фантастической возможности решения всех стоящих перед человечеством проблем, либо наоборот – в качестве страшной опасности. Предсказывать будущее (особенно будущее столь сложного явления, как развитие нанотехнологий и их воздействие на жизнь общества) всегда очень трудно, однако правительство обязано разъяснять гражданам, что в близкой перспективе новая наука не способна ни решить все мировые проблемы, ни превратить все окружающее в «серую слизь», как любят предсказывать некоторые мрачные фантасты.

Ознакомление населения с достижениями нанотехнологий удобнее всего осуществлять организацией выставок (например, в научных музеях), а также лекциями, которые работники научных центров ННИ могли бы проводить в школах и колледжах. Конечно, население должно быть предупреждено и о реальных опасностях, которые могут быть связаны с развитием новых технологий (например, уже сейчас ясно, что некоторые виды наночастиц могут вызывать аллергию или другие заболевания). Было бы очень полезно, если бы агентства ННИ могли объяснять населению задачи и цели правительства в этой области и шире знакомить людей с реальным состоянием исследований и ситуации в целом (например, следует пропагандировать сайт ННИ, посвященный воздействию нанотехнологий на здоровье населения и состояние окружающей среды) [28] .

6.4. Оборудование и аппаратура

Нанотехнологические исследования все чаще требуют разработки очень сложного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры. Можно даже сказать, что одним из ключевых моментов в создании нанонауки стала разработка сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) лабораторией фирмы IBM (Цюрих) в 1980-х годах. Именно аппаратура типа СТМ позволяет ученым «изображать, измерять, моделировать и манипулировать материальными объектами в нанометрическом диапазоне» [29] . Эффективное использование столь сложных инструментов создает, в свою очередь, дополнительные технические трудности, например, требует строительства специальных помещений и зданий, способных обеспечить очень высокий уровень вибро-, термо– и звукоизоляции, и т. д. Многие нанотехнологические исследования и процессы просто не имеет смысла проводить без создания мощной и сложной инфраструктуры.

Программа ННИ предусматривает несколько вариантов решения этой сложной проблемы, поскольку лишь некоторые, очень крупные исследовательские организации могут создавать такую инфраструктуру за счет собственного бюджета. Известно, что интересные научные открытия часто осуществляются небольшими исследовательскими группами или даже учеными-одиночками, которые не могут закупать сложное и дорогое оборудование. Кроме того, даже самое блестящее научное достижение должно пройти длительный путь, прежде чем сможет стать полноценным коммерческим продуктом, вследствие чего на этапе внедрения любой исследователь сталкивается с необходимостью иметь доступ к специальной и сложной контрольно-измерительной аппаратуре. Повторю, что только очень большая корпорация или организация может позволить себе организовать собственную инфраструктуру для решения нанотехнологических задач, а правительство США заинтересовано в максимально широком вовлечении небольших высокотехнологических стартовых компаний, которые всегда служили «двигателем» американской экономики и осуществляли наиболее важные инновационные и коммерческие проекты в нашей истории.

Поэтому, возможно, самой важной задачей правительства и связанных с ННИ агентств станет именно обеспечение возможностей использования сложной аппаратуры и оборудования самым широким кругом ученых и инженеров, работающих в университетах, лабораториях фирм или в одиночку. Руководство ННИ придает этому аспекту своей деятельности очень большое значение и предпринимает серьезные шаги для того, чтобы все исследователи в данной области могли получить доступ к современной аппаратуре и приборам, основываясь лишь на профессиональной квалификации и личных достижениях. Наиболее важными элементами программы ННИ в этом направлении выступают два очень крупных проекта: (1) создание Министерством обороны США пяти крупных региональных центров Национальной сети для разработчиков нанотехнологий (Nanoscale Science Research Center, NSRC) по всей стране и (2) создание Национальным научным фондом так называемой Национальной сети инфраструктуры нанотехнологических исследований, объединяющей тринадцать ведущих университетов и находящуюся в их распоряжении аппаратуру [30] . Кроме того, Национальный научный фонд поддерживает и другую систему, в которую входят семь университетов со своим специализированным оборудованием, относящимся к моделированию поведения наноструктур и связанных с ними систем [31] . [Более подробно читатель может ознакомиться с политикой ННИ в создании инфраструктуры наноисследований и другими программами в книге «Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований». М., Мир, 2002. Прим. перев. ]

Еще одна очень важная обязанность правительственных организаций состоит в поддержке разнообразных исследований, связанных с разработкой дорогостоящей аппаратуры для наноисследований. Все последние годы прогресс в описываемой области был связан с атомно-силовыми и другими зондовыми микроскопами, позволяющими оперировать отдельными атомами. Естественно ожидать, что дальнейшее развитие нанонауки потребует создания какой-то совершенно новой аппаратуры и новых приборов. В разработке инструментальной базы ключевую роль может играть Национальный институт стандартов и технологии (NIST), а также связанные с нанотехнологиями некоторые университеты, получающие финансирование от Национального научного фонда.