Наномозаика

1. Нанoзoлoтo.

Ученые coздали нoвый кoмпoзитный нанoматериал на ocнoве зoлoта и хлoрнoй киcлoты. Механичеcкие cвoйcтва нoвoгo материала можно менять электричеcким напряжением. Возможноcть изменять cвойcтва одного материала c помощью внешних воздейcтвий веcьма интереcна. Такое вещеcтво - плаcтичное при обработке, но твердое в процеccе применения - могло бы быть очень полезным в прибороcтроении. За оcнову нового композита исследователи взяли нанопористое золото, полученное путем удаления серебра из сплава этих двух металлов. Похожую на губку структуру с размером пор от 10 до 20 нм пропитали хлорной кислотой. Механические свойства полученного материала исследовали, приложив к нему разность потенциалов от 0 до 1,5 вольта. Оказалось, что механические свойства данного материала меняются даже при приложении небольшого напряжения.

Наиболее сильные изменения наблюдались при приложении напряжения от 1,0 до 1,5 вольта - предел текучести увеличивался вдвое. Наименьшая текучесть наблюдалась при разности потенциалов в 0,5 вольта. Исследовав химию процесса, ученые смогли дать объяснение наблюдаемому эффекту: в интервале напряжений 1,0 - 1,5 вольта на поверхности золота наблюдается уже не абсорбция ионов кислоты, а окисление золота. Ионы кислорода встраиваются в поверхностный слой кристаллической решетки металла, фактически формируя тонкий оксидный защитный слой, который служит ловушкой для дефектов кристаллической структуры и не дает возможности переводить материал в пластичное состояние.

Авторы обнаруженного процесса утверждают, что они открыли эффект, обратный известному эффекту Ребиндера (изменение механических свойств материала при смачивании его поверхности), а именно: смачивание специальными жидкостями упрочняет материал. Помимо тонкой настройки механических свойств при обработке деталей электроники и создания нового поколения самоизлечивающихся материалов, обнаруженный эффект, по мнению его авторов (группы ученых из Китая, Германии и США), поможет создать новые материалы для электродов металлоионных батарей современных аккумуляторов электроавтомобилей.


2. Производство режущей проволоки для солнечной энергетики.

РОСНАНО вложит $2,6 млн в СП «Торвинго» в Ленинградской области для производства режущей проволоки для солнечной энергетики и микроэлектроники. Общий объем вложений в строительство первого в России завода по производству ключевого расходного материала для элементов солнечных батарей и микроэлектронных устройств составит 5,2 млрд рублей.

Высокопрочная стальная проволока применяется в микроэлектронной промышленности для порезки кремниевых и сапфировых кристаллов на пластины, служащие заготовками для фотоэлементов солнечных батарей, интегральных схем, светодиодных чипов. На долю солнечной энергетики приходится до 90% потребления всей выпускаемой в мире режущей проволоки. Компания «Тервинго», являющаяся инициатором проекта, разработала технологию плазменной модификации поверхности проволоки, заменяющей традиционное химическое травление. Обработанная таким образом проволока в 2 раза прочнее и на 20% дешевле, чем лучшие мировые аналоги. Планируемая мощность завода составит 10000 тн высокопрочной проволоки в год.

Серьезный интерес к продукции уже проявили компании таких развитых стран, как США, Канады, Германии, Швейцарии и Китая. В рамках реализации проекта планируется создание Центра исследований и разработок в Санкт-Петербурге, основной задачей которого станет совершенствование технологии плазменной модификации поверхности. К моменту вывода предприятия на проектную мощность прогнозируемый объем продаж продукции составит не менее 5 млрд руб./год. Кроме того, имеется тенденция к дальнейшему росту.

3. Кварцевые нанопорошки.

В середине апреля 2011 года корпорация «Урал Промышленный» и ОАО «РОСНАНО» подписали инвестиционное соглашение по реализации проекта «Полярный кварц». В рамках проекта предприятием «Полярный кварц» (Югра) будет освоен выпуск кварцевых нано- и микропорошков, а также высокочистых кварцевых концентратов как исходных материалов для наноэлектронной, оптической, светотехнической и химической промышленности РФ. Ожидается, что уже в 2016 году объем производства кварцевой продукции высокого передела в рамках данного проекта составит 10200 тонн в год, а выручка от реализации продукции в 2015 году превысит 2 млрд рублей. Кварцевые нанопорошки с размерами частиц менее 100 нм имеют широкое применение в области микроэлектроники, строительства и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Кварцевый микропорошок, представляющий собой очищенный продукт измельчения природного кварца, с размером частиц менее 100 мкм, применяется в качестве наполнителя при производстве интегральных схем. Кроме того, высокочистые кварцевые нанопорошки используются в альтернативной энергетике,
светотехнической, полупроводниковой, оптической и волоконно-оптической промышленности.

Акционерное соглашение по проекту «Полярный кварц» между ОАО «РОСНАНО», ОАО Корпорация «Урал Промышленный - Урал Полярный», властями Ханты-Мансийского автономного округа и ОАО «Полярный кварц» подписано во время хода Петербургского международного экономического форума. Успех проекта в том, что кварц является сегодня стратегическим материалом, имеющим огромный спрос на мировом рынке. Планируемая выручка от реализации продукта проекта в 2015 году превысит 2 млрд рублей. Кроме того, выполнение данного проекта связывает северное месторождение Ямала с промышленными районами Урала и открывает выход к транспортировке полезных ископаемых по Северному морскому пути. Доля ОАО «РОСНАНО» в проекте составит 1,29 млрд рублей.

4. Производство углеволокнистых композитов.

Межгосударственный авиационный комитет (МАК) выдал свидетельство по одобрению производства авиационных материалов ЗАО «Препрег СКМ», входящему в холдинговую компанию «Композит».

Данный документ позволяет фирме «Препрег СКМ» поставлять инновационные материалы для отечественного авиапрома, подтверждает способность фирмы «Препрег СКМ» производить продукцию, соответствующую требованиям авиационных стандартов, и облегчает допуск углеродных препрегов для применения в производстве самолетов гражданской и военной авиации.

В мировой практике авиационного машиностроения легкие и прочные материалы на основе углеволокна уже в значительной мере вытеснили традиционные металлы - алюминий и титан. Следующим этапом продвижения вперед планируется получение для компании «Препрег СКМ» международных сертификатов на систему менеджмента качества для авиастроительной отрасли на соответствие стандартам AS9100.

5. Дорожная карта «Станкоинструмента».

Соглашение о совместной реализации, мониторинге и актуализации дорожной карты «Использование нанотехнологий для создания высокоэффективного обрабатывающего инструмента» подписали ОАО «РОСНАНО», ОАО «ВНИИинструмент» и Ассоциация «Станкоинструмент». Данная карта - это обобщающий документ, отражающий многоуровневую систему стратегического развития инструментальной отрасли РФ. Дорожная карта «Использование нанотехнологий для создания высокоэффективного обрабатывающего инструмента» опубликована в конце 2010 года и имеет временной горизонт до 2020 года.

Этот документ описывает структуру спроса на обрабатывающий инструмент и указывает перспективные рынки для его применения. Кроме того, данный документ оценивает возможности нанотехнологии по обеспечению ключевых потребительских свойств обрабатывающего инструмента, позволяющих сформировать существенные конкурентные преимущества для него.

6. Завод по производству магниторезистивной памяти.

ОАО «РОСНАНО» и французская фирма Crocus Technology - ведущий разработчик магниторезистивной памяти объявили в мае о заключении инвестиционного соглашения по созданию в России производства памяти MRAM следующего поколения. В рамках соглашения «РОСНАНО» и Crocus Tecnology создают новую компанию CrocusNano Elektronics (CNE), которая построит в России первый в мире завод по производству памяти MRAM средней и высокой плотности с проектными нормами 90 и 65 нм и применением технологии термического переключения. Магниторезистивная оперативная память (magnitoresistive random access memory) считается одной из самых перспективных технологий будущего и сочетает в себе ряд таких достоинств, как:

• - бесконечное число перезаписей;
• - невысокое потребление энергии (энергонезависимость).

Благодаря тому, что память для хранения данных в MRAM не использует, как во Flesh-памяти, разнонаправленные электрические заряды, соответствующие «0» и «1», она устойчива к воздействию радиации и способна работать в широком интервале температур, что позволяет применять ее в космонавтике и в военных целях. Ключевыми рынками для производимой продукции станут системы хранения данных, мобильные и сетевые устройства и т.п. Память MRAM может использоваться в смарткартах, сетевых коммутаторах, устройствах биометрической аутентификации, коммуникационных устройствах малого радиуса действия, защищенной памяти. Потенциальный объем мирового рынка продукции проекта составляет около $40 млрд в год. Завод планируют запустить в ближайшие 2 года. Первые MRAM-чипы поступят на рынок во второй половине 2011 года.

7. Как стимулировать спрос на нанотехнологическую продукцию.

В московской школе управления «Сколково» разработана программа «Стимулирование спроса на нанотехнологическую продукцию». Программа разработана с участием структур «РОСНАНО» и призвана помочь проектным компаниям обеспечить успешное продвижение их продукции на российских и мировых рынках, а также освоить инструменты создания устойчивости спроса на российские инновации. В настоящее время только 10% новых разработок находят платежеспособный спрос у покупателей. Остальные 90% остаются нерентабельными. Доля организаций, внедряющих новые продукты, оказалась менее 0,5%. Итогом новой образовательной программы станет разработка стратегического плана продвижения инновационной продукции проектных компаний на российском и глобальном рынках.

Данный проект - совместная работа представителей российского и международного бизнеса, объединивших усилия для создания школы нового поколения. Проект реализуется по принципу частно-государственного партнерства в рамках национального проекта «Образование» и финансируется на средства частных инвесторов  без использования средств госбюджета.

8. Второй российско-израильский наноконкурс.

В целях развития международного сотрудничества в сфере нанотехнологий «РОСНАНО» готовит проведение второго конкурса проектов в области нанотехнологий совместно с Центром промышленности НИР и ПКР Израиля (MATIMOP). В качестве основных сфер применения результатов предлагаемых к финансированию исследований рассматриваются:

• - медицина;
• - биотехнологии;
• - сельское хозяйство;
• - создание новых источников энергии и эффективное использование природных ресурсов;
• - охрана окружающей среды;
• - космические исследования;
• - информационные технологии;
• - сети передачи данных.

Отбор проектов будет осуществляться экспертами «РОСНАНО» и «MATIMOP». Победившие проекты будут финансироваться совместно российской и израильской сторонами.

9. Мгновенные батареи.

Специалисты университета штата Иллинойс (США) создали батареи, способные полностью заряжаться в течение 2 минут вне зависимости от размера. Таким образом, открывается перспектива создания мгновенных батарей не только для мобильника и персонального компьютера. Жизнь подсказывает прямую дорогу к решению проблем заправки электромобиля, причем за время, более короткое, чем сегодня затрачивается на наполнение бака автомобиля бензином.
Секрет батареи нового поколения в особой трехмерной архитектуре ее электродов.

С помощью нанотехнологий удалось вызвать процесс самостоятельного формирования этих электродов мельчайшими частицами металла.
Успешная реализация данного открытия позволит сэкономить огромное время каждому владельцу электромобиля, а также возможно его применение в других отраслях.

10. Ученые объединяют усилия и увеличивают потенциальные возможности нанотехнологий.

ОАО «РОСНАНО», Корейский институт перспективных технологий и Международная инвестиционная компания «360ip» подписали меморандум о взаимодействии по созданию Паназиатского нанотехнологического фонда объемом $100 млн в ходе Петербургского международного экономического форума. 100% инвестиций созданного фонда будут направлены на нанотехнологические проекты. Половина объема фонда принадлежит ОАО «РОСНАНО».

11. Шапка-невидимка.

Ученым из Калифорнии (Беркли, США) удалось решить проблему создания «плаща-невидимки». В журнале Nano Letters они сообщили о создании защитного покрытия, способного делать объекты невидимыми во всем диапазоне волн видимого света. «Плащ-невидимка» представляет собой гладкое оптическое зеркало, которое скрывает объект в видимом диапазоне длины волн.

Защитное покрытие работает таким образом: объект кладется под особый материал, который внешне выглядит обычным зеркалом, сквозь которое не видно находящегося под ним объекта. Внешний наблюдатель и не предполагает, что под зеркалом что-то находится. Чтобы заставить видимый свет «обойти» спрятанный объект, исследователи применили материалы с переменным показателем преломления (метаматериалы), не существующие в природе. Для этого волновод из нитрида кремния поместили на прозрачную, нанопористую подложку из оксида кремния, имеющую переменный показатель преломления. С помощью нанесения наноразмерных отверстий в нитридном слое исследователям удалось придать композитному материалу свойства «шапки-невидимки».

Кроме красивого эффекта «невидимости», разработанная технология выдвигает вперед новую область знаний - применение непостоянных структур в диапазоне видимого света. Использование такой оптики позволяет исследователям работать со светом для усовершенствования мощных микроскопов. Кроме того, с помощью вновь созданной оптики можно получать другие виды оптических иллюзий, например, создать изображения, не соответствующие реальному виду объекта, что открывает новые возможности оптической техники.

12. Окна - источник энергии, который раньше использовался не в полной мере.

Группа специалистов из Южной Кореи разработала уникальный проект с использованием солнечной энергии. Во многих странах сегодня потребители электроэнергии оснащают свои дома и офисы солнечными панелями. Эти сооружения обычно монтируются на кровле зданий или на стенах под особым углом к свету. Концепция нового проекта корейских ученых Solar Windows предполагает установку солнечных батарей прямо в окне.

Таким образом, каждый владелец окна может у себя в доме иметь миниатюрную солнечную электростанцию. Подобная электростанция размещается в окне и не заметна невооруженному глазу. Ее установка никак не отразится на величине освещенности внутри помещения. Электричество, которое будет вырабатываться благодаря солнечным оконным панелям, аккумулируется специальными батареями, входящими в состав системы Solar Windows. Подключение к системе происходит через розетки, размещенные в подоконнике.

С помощью новой домашней электростанции возможно зарядить любые мобильные гаджеты, ноутбук, включить лампу. В ближайшее время, при активном развитии солнечных технологий, станет возможным подпитывать также домашнюю бытовую технику - телевизоры, микроволновки и прочее. В больших офисах, где много окон, можно сохранять значительные запасы электроэнергии и аккумулировать ее для дальнейшего использования.

13. ЮФУ начинает обучение иностранных студентов нанотехнологиям.

Южный федеральный университет (ЮФУ, Ростов-на-Дону) с 2012 года начинает обучение иностранных студентов нанотехнологиям в рамках новой магистерской программы на английском языке. ЮФУ - один из первых вузов в стране, запускающий такую программу обучения. Это является выходом на европейский уровень. Кроме ЮФУ, в настоящее время ряд российских университетов готовит аналогичные программы, например МГУ. Планируется, что участники новой программы после обучения будут заниматься преимущественно исследовательской деятельностью. В магистерской степени обучаемого делается упор на исследовательскую технологическую деятельность, поэтому если иностранный студент закончит новую программу, он будет подготовлен либо как ученый-исследователь, либо как руководитель технологического процесса.

Приобретение новой специальности весьма актуально для студентов быстроразвивающихся стран Азии, Африки и Латинской Америки. Это вовсе не значит, что обучение по новой программе не будет интересным и полезным для студентов из европейских университетов.

В любом случае тенденция к увеличению количества специалистов по нанотехнологиям принесет неоценимый вклад в развитие мирового научно-технического прогресса.