Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности - Линн Фостер

Национальный научный фонд является независимым федеральным учреждением, которое обеспечивает финансирование научно-технических исследований в колледжах и университетах, относящихся к самым разнообразным научным дисциплинам (от математики и компьютерной техники до социологии). Нанотехнологией называют всю совокупность наук, занимающихся теми свойствами веществ, устройств, структур и систем, которые существенно зависят от нанометрического масштаба объектов или процессов. Поэтому представляется совершенно естественным, что именно фундаментальные исследования в университетских лабораториях должны стать решающим этапом превращения абстрактных наноэлементов в коммерческие товары.

Нанонаука возникает на «стыке» наук и направлений, и практически все университеты в какой-то степени всегда занимались и занимаются сейчас той областью нанотехнологий, которая соответствует их традиционной направленности. Большинство учебных заведений широко пользуются правительственным финансированием для стипендий молодым исследователям, закупке оборудования и т. п. Это требует от правительственных организаций серьезного анализа эффективности существующих механизмов финансовой поддержки и общей оценки состояния дел в этой новой, обширной и бурно развивающейся области исследований и образования. В этой главе читатель найдет общую информацию о финансировании нанотехнологических исследований Национальным научным фондом США (NSF) и главных направлениях научного поиска в настоящее время.

7.1. Механизмы финансирования исследований Национальным научным фондом США (NSF)

Национальный научный фонд (NSF) давно разработал многоступенчатую систему финансирования нанотехнологических исследований. Важнейшую роль в этом играет принятая пять лет назад специализированная Программа для центров поддержки нанонауки и наноинженерии (Nanoscale Science and Engineering, NSE). Эти центры охватывают финансовой поддержкой проекты самого разного масштаба и длительности, от небольших грантов (на один год или конкретное исследование) до выделения крупных сумм на долговременные (5 и 10 лет) фундаментальные разработки. Каждый тип предлагаемых грантов представляет исследователям разные возможности сотрудничества и предполагает определенный уровень технологической «зрелости» фирм и организаций, желающих связаться с академическими лабораториями для получения технической информации. Кроме того, NSF финансирует также ряд так называемых первичных программ (не обязательно связанных непосредственно с нанотехнологиями) по математике, физике, технике и биологии. Многие из таких программ позднее объединяются с нанотехнологическими исследованиями. Краткие данные о финансируемых NSF проектах можно найти на веб-сайте NSF (www.fastlane.nsf.gov).

7.1.1. Центры по нанонауке и наноинженерии (Nanoscale Science and Engineering Centers, NSEC)

Обычно центры по нанонауке и наноинженерии выделяют гранты на пятилетнюю программу исследований, продлевая ее при необходимости на следующие пять лет. Объем финансовой помощи, особенно индивидуальным исследователям, обычно невелик, но основная задача центров состоит в поддержке междисциплинарных и системных исследований, а также в организации развитой инфраструктуры исследований и системы образования. Каждый из центров имеет специализацию и руководствуется собственным видением развития нанотехнологий, собирая полную информацию о работах, относящихся к конкретной области нанонауки. В настоящее время существует 14 таких центров (см. таблицу 7.1), а организация еще двух планируется по результатам конкурса в 2005 финансовом году.

Финансирование нанотехнологических исследований, осуществляемых междисциплинарными группами (NIRT)

Обычно междисциплинарные исследовательские группы получают на нанотехнологические проекты четырехгодичные гранты. При этом в состав группы должны входить по меньшей мере три ведущих исследователя, имеющих некоторый опыт и известность в области исследований. Такие гранты представляют особый интерес для разработчиков технических и промышленных методик, уже добившихся определенных успехов и желающих завершить свои разработки в короткие сроки. Ежегодно выдается от 50 до 70 грантов этой категории.

7.1.2. Гранты на поисковые работы в области нанотехнологий

Обычно такие гранты выдаются только на год и связаны с очень интересными и важными проектами на самой ранней стадии исследований, когда требуется быстро выяснить саму возможность развития в данном направлении. Ежегодно выдается от 50 до 70 грантов этой категории. Стоит отметить, что помимо самого гранта Национальный научный фонд предоставляет соискателям возможность пользоваться двумя весьма важными национальными сетями для разработчиков нанотехнологий, то есть дает доступ к развитой инфраструктуре измерительной аппаратуры и вычислительной техники.

7.1.3. Национальная сеть нанотехнологической инфраструктуры (National Nanotechnology Infrastructure Network, NNIN)

Пятилетний план (с возможностью последующего продления на 5 лет) развития Национальной сети нанотехнологической инфраструктуры (NNIN) с годовым бюджетом 14 миллионов долларов был утвержден в 2004 году. Он стал продолжением предыдущего успешного проекта создания так называемой Национальной сети для разработчиков нанотехнологий (National Nanofabrication Users Network, NNUN). Начало организации NNUN относится к 1994 году, когда Корнеллский университет объединил с этой целью разработчиков из ведущих учебных заведений США, в число которых вошли Корнелльский университет, Технологический институт штата Джорджия, Гарвардский университет, университет Говарда, университет штата Северная Каролина, Пенсильванский университет, Стэнфордский университет, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, Мичиганский университет, университет штата Миннесота, Мичиганский университет, университет штата Нью-Мексико в Остине и Вашингтонский университет. План изначально подразумевал дальнейшее значительное расширение, что и стало возможным при переходе к описываемой сети NNIN. [C начальным этапом развития сети NNUN читатель может ознакомиться в книге «Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований». М., Мир, 2002, глава 11. Прим. перев. ] Целью создания сети NNIN является создание инфраструктуры, обеспечивающей всем заинтересованным в развитии нанотехнологий исследователям легкий доступ к информации и связь с другими специалистами по синтезу, исследованию, изготовлению и применению нанообъектов.

7.1.4. Сеть вычислительной нанотехнологии (Network for Computational Nanotechnology, NCN)

Созданная в 2002 году университетом Пердю (город Лафайет, штат Индиана) сеть вычислительной нанотехнологии (NCN) объединяет несколько крупных университетов, связанных с новейшими разработками (Северозападный, Стэнфордский и Иллинойский университеты, Техасский университет в Эль-Пасо, университет штата Флорида и т. д.). Основное назначение NCN состоит в обеспечении доступа потребителей и участников к новейшим алгоритмам, методам моделирования, программному обеспечению и вычислительной технике.

7.1.5. Программы образования и подготовки технических кадров

Еще в 2003 году Национальный научный фонд предложил добавить в программу развития нанотехнологий специальные курсы нанотехнологического образования для студентов (Nanotechnology Undergraduate Education, NUE), к которым в 2004 году были присоединены общие курсы образования в области нанотехнологий (Nanoscale Science and Engineering Education, NSEE). Помимо этого, в планы Национального научного фонда входит финансирование нескольких других независимых общенациональных программ обучения: центры специализированного обучения (Centers for Learning and Teaching, NCLT), система неформального научного образования (Informal Science Education, NISE) и инструкции по развитию материаловедения (Instructional Material Development, NIMD). Целью всех этих программ является повышение интереса молодежи не только к самим нанотехнологиям, но и к связанным с ними перспективам карьеры и бизнеса.

7.2. Главные направления исследований, финансируемых ННИ и ННФ

Во многих работах подчеркивается, что характерной особенностью нанотехнологий является их «многогранность» и связь с множеством технологий в самых разных отраслях промышленности. Это отчетливо прослеживается при анализе направленности финансируемых проектов и инициатив. Ниже очень кратко рассмотрена проблема тематики наноисследований в США за последние пять лет.

В исходном варианте Национальной нанотехнологической инициативы [42] были обозначены девять основных задач (или, как любят говорить американцы, вызовов), причем авторы уделили большое внимание проблеме стыковки интересов различных ведомств и согласованности их работы. Начальный список приоритетов имел следующий вид: