На днях в Санкт-Петербурге прошла Международная конференция по одному из самых перспективных направлений науки - нанофизике. Большинство физиков-теоретиков, принявших в ней участие, хоть и живут на Западе, имеют российское происхождение. О фантастических возможностях, которые открывает перед человечеством нанофизика, об "утечке мозгов" из России и перспективах науки и передовых технологий в нашей стране мы беседуем с главным научным сотрудником Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе Вениамином Козубом и руководителем Института теории материалов Национальной лаборатории в Аргоне (США) Валерием Винокуром.
"Поймать бактерию"
- Смутное представление, например, о ядерной физике есть у каждого. Что такое нанофизика?
Валерий Винокур: Нанофизика - новый раздел, который возник как ответ на потребность в новых технологиях, в новых материалах. Скажем, есть микроэлектроника. Мы разрабатываем основу для наноэлектроники. То есть изучаем, по каким законам взаимодействуют друг с другом кусочки материи размером в нанометр, состоящие из нескольких сотен атомов, как составить из них электронное устройство. Грубо говоря, представьте себе транзистор, состоящий всего из нескольких атомов. Принцип его работы будет совершенно иной, чем у полупроводникового или лампового транзистора.
- Но ведь с атомами физики работают уже давно...
В.В.: С атомом физики научились работать на ядерном уровне. Нанофизика работает не с атомом, а с кусочком материала, только очень маленьким. Можно провести такую аналогию. С атомом физики работают так же, как врачи с бактериями. Можно принять антибиотик и быть уверенным, что болезнетворная бактерия погибнет. Но не потому, что мы умеем ее отловить, а потому что знаем: если сыпануть антибиотик, они передохнут. Так же и с атомом: мы знаем, что при определенных условиях с ним происходит то-то и то-то. Нанофизика занимается тем, что пытается "отловить бактерию" и насыпать ей соли на хвост.
Суперкомпьютер и искусственный глаз
- Что это дает на практике?
В.В.: Прежде всего создание новых материалов с заранее заданными свойствами, которые можно "собирать", складывая атомы друг за другом, как кирпичики. Существует так называемое "явление самосборки". Всем известно, как репродуцируются ДНК. Есть одна молекула, а другая выстраивается по ней как по матрице. Теперь представим, что мы растворили в биологическом бульоне соль металла. При этом органические молекулы будут самостоятельно выстраивать из атомов металла определенную структуру. Живое строит неживое. Таким образом можно вырастить, например, искусственную сетчатку человеческого глаза. Капаем в глаз капельки, раствор проникает внутрь и начинает строить новую сетчатку! Присоединить ее к глазному нерву - уже дело техники. Эксперименты в этой области идут полным ходом, правда пока мы не можем контролировать процесс "самосборки" в полной мере. Многое делается на уровне интуиции.
Вениамин Козуб: Нанотехнологии - это не только новые материалы. Мы вплотную подошли к созданию квантового компьютера. Принцип действия квантового компьютера совершенно иной, чем у существующих сегодня. Он способен мгновенно обрабатывать такое количество информации, на которое сегодня ушли бы годы. Такой компьютер сможет, например, предсказывать погоду. Современная техника не способна просчитать погоду на месяц вперед. А с появлением квантового компьютера появится даже возможность управлять климатом. Например, выдать рекомендацию, что если сегодня разогнать тучи на севере Европы, то это предотвратит засуху где-нибудь в Америке.
Уже перестала быть фантастикой перспектива создания медицинских нанороботов, которые будут "путешествовать" по организму человека и, скажем, чистить сосуды от холестериновых бляшек. Это уже реальность завтрашнего дня.
Шанс стать Японией
- Будет ли иметь эта реальность отношение к России? Лучшие ученые уезжают на Запад, а идея внедрения новых технологий выглядит полной утопией. Мы даже обычные компьютеры делать не умеем:
В.В.: Как ни странно это прозвучит, но у России есть огромные преимущества в развитии нанотехнологий. Именно потому, что здесь нет развитой микроэлектроники. Индустрия инерционна. Любое открытие, способное произвести переворот в промышленности, на Западе скорее всего положат под сукно, потому что крайне невыгодно перестраивать технологические цепочки.
В этом отношении Россия похожа на послевоенную Японию. Там вовремя осознали перспективы микроэлектроники, скупили необходимые лицензии, патенты и с нуля построили мощнейшую в мире микроэлектронную промышленность.
- Но "утечка мозгов" до сих пор для нас актуальна...
В.К.: Да так и будет продолжаться, по крайней мере, пока не будет выполняться Закон о науке. Фундаментальные исследования невозможно осуществлять без государственной поддержки. Те же исследования аргонского института активно поддерживаются Департаментом энергетики США. У нас государственная поддержка совершенно недостаточна. Каков может быть престиж научного работника при максимальной базовой зарплате в науке чуть больше 2000 рублей? Стипендия для выдающихся ученых составляет 500 рублей! И проблема не только в том, что сегодня молодые российские ученые уезжают на Запад. Страшно то, что в России скоро не у кого будет учиться. Если взять список наиболее цитируемых в науке российских ученых, окажется, что более половины из них, хоть и числится сотрудниками наших институтов, но живет и работает на Западе. В России слишком мало ученых среднего возраста. Большинству из тех, кто остался, уже за пятьдесят. Если произойдет разрыв поколений, процесс неминуемо станет необратимым.
В. В.: С другой стороны, у пресловутой "утечки мозгов" есть и положительные стороны. Люди не уходят из науки в поисках заработка, а продолжают заниматься любимым делом. Как только изменится экономическая ситуация в стране, они могут вернуться.
Последние годы американская наука постоянно подпитывалась исследователями из России и Китая. Так вот, сегодня многие видные американские ученые китайского происхождения с удовольствием возвращаются работать на родину. Есть такие примеры и среди молодых российских ученых.
Потом, сегодня найти работу в области фундаментальных исследований на Западе не так просто. И все большее распространение получает командный принцип сотрудничества, когда ученые разных стран собираются на какое-то время, чтобы сообща решить некую конкретную проблему. Сегодня не обязательно уезжать на Запад насовсем. Можно и оставаясь в России участвовать в международных проектах. Именно такую форму сотрудничества практикует Институт теории материалов в Аргоне и Физико-технический институт имени Иоффе.
- Можете дать прогноз, когда произойдет научный прорыв в нанотехнологиях?
В.К.: Давать прогнозы в нашей области - неблагодарное дело. Помните, как много говорили об управляемой термоядерной реакции? Казалось, еще чуть-чуть, и все получится. Результата до сих пор нет. Так и с нанотехнологиями. Возможно, уже через год квантовый компьютер станет реальностью, а возможно, ученым придется работать еще не один десяток лет.
Наука - это производительная сила общества 
Новый вид людей и молочный наркотик. 10 необычных открытий русских ученых 
Ученый из Петербурга рассказал миру о новом способе добычи энергии 
От 3D-ткани до вечного двигателя. 5 необычных изобретений петербуржцев