Трудно найти в наше время человека, который ничего не слышал бы о нанотехнологии и о том, какие блага она сулит человечеству. Нанороботы, которые внедряются в организм человека и самостоятельно отыскивают и устраняют «неисправности»; «умная пыль», которая отслеживает передвижения противника; новые сверхпрочные и притом сверхлёгкие материалы; микропроцессоры, по производительности не уступающие человеческому мозгу, — фантастика, да и только! С одной стороны, понятно: если мы говорим о нанотехнологии, то это значит, во-первых, что речь идёт об объектах с характерными размерами порядка единиц-десятков нанометров и, во-вторых, что строящиеся на основе этих объектов системы должны обладать качественно новыми, недостижимыми с помощью ранее использованных технологий, характеристиками. В то же время не покидает ощущение, что на «нанотеме» паразитирует, скажем так, не совсем честный бизнес, а у подавляющего большинства людей (даже относительно близких к научным кругам) нет чёткого представления о том, чем «нано» отличается от всего остального: то в метро увидишь рекламу нанокрема для обуви или зубной пасты с наночастицами, то слышишь о чернилах с наночастицами золота, использовавшихся для создания витражей в эпоху Средневековья и изобретённых ещё в Древнем Китае.
Cейчас во многих вузах открылись «наноспециальности»: по-видимому, тем самым хотят повысить привлекательность для абитуриентов. Что же делать в таких условиях молодым людям, которые действительно хотят заниматься актуальными проблемами науки и техники, хотят быть востребованными специалистами на отечественном, да и — чего уж мелочиться — международном рынке труда?
Вот и несколько кафедр МИФИ уже имеют в своём названии «наноприставку»: Кафедра микро- и наноэлектроники (№27), Кафедра наноразмерных гетероструктур и СВЧ-наноэлектроники (№68), Кафедра физики твердого тела и наносистем (№70), Кафедра компьютерного моделирования и физики наноструктур и сверхпроводников (№77). Также в МИФИ проводится ежегодная конференция «Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях», а в феврале-мае текущего года на факультете «Автоматика и электроника» впервые проводилась олимпиада «Наноэлектроника» для учащихся 11–х классов.
Решив разобраться в многообразии «наноявлений» в МИФИ, мы начали с кафедры №27. Основанная в 1965 году, она была первой в вузах СССР кафедрой, которая занималась проблемами «трёх китов микроэлектроники» — физики, технологии и схемотехники. За прошедшие годы был накоплен колоссальный опыт, а в тяжёлые для всей страны времена удалось сохранить «боеспособный» коллектив. Сорок пять лет назад сотрудники кафедры были первопроходцами в области освоения технологии интегральных микросхем в нашей стране, а сейчас перед коллективом снова стоит задача освоить совершенно новую область — наноэлектронику.
Среди достижений кафедры следует выделить портативный детектор следовых количеств веществ («Элнос» — электронный нос), предназначенный для обнаружения наночастиц и сверхмалых концентраций наркотиков, взрывчатых, токсичных веществ (главный конструктор — доцент В. В. Беляков). Уже существует действующий прибор, показавший на испытаниях отличные результаты, и работа по его совершенствованию ведётся постоянно. По этому направлению работает один аспирант, два молодых специалиста, четыре дипломника и пять студентов 3–5 курсов. Детектор «Элнос» награждён серебряной медалью VII Московского международного салона инноваций и инвестиций (ВВЦ, 2007), кубком «Лауреату молодёжного форума “Москва–2007”» (17–18 апреля 2007 года), почётным дипломом и золотой медалью IV Специализированной выставки нанотехнологий и наноматериалов (NTMEX, Москва, 2007), дипломом Всероссийского научно-исследовательского института технической эстетики по номинации «Дизайн и эргономика» (Москва, 2007). Прибор демонстрировался на всех выставках МИФИ и, в частности, при посещении МИФИ президентом России Д. А. Медведевым 24 июля 2008 года. Так что можно сказать, что кафедра №27 держит электронный нос по ветру.
Кроме того, под руководством декана факультета «А», заведующего кафедрой профессора В. С. Першенкова ведутся исследования воздействия космического излучения на микро- и наноэлектронные структуры, а под руководством Н. Н. Самотаева разрабатываются сенсоры на на-ноструктурированных материалах: используется так называемая стратегия «nano on micro», суть которой заключается в том, что в системе, созданной по микротехнологии, имеется наноразмерный чувствительный элемент. Таким образом, система сочетает преимущества высокой стабильности и селективности нанокомпозитных материалов и совместимость с дешёвой технологией, обеспечивающей возможность массового выпуска продукции и интеграции с микроэлектронными компонентами.
— Наноэлектроника — это действительно нужная вещь, но приставка «нано» сейчас стала модной, — отметил В. С. Першенков. — Как любая мода, она привлекает к себе не только чистые идеи, желание работать на науку, но и всякую грязь. Так вот, у нас на кафедре этой грязи нет: мы занимаемся «нано» настолько, насколько этим можно заниматься. Честно, без всяких ориентаций на большое финансирование. Мы действительно продолжаем те дела, которыми успешно занимаемся в микроэлектронике.
Так что же такое наноэлектроника?
Почти сорок пять лет назад на основе эмпирических наблюдений был сформулирован известный закон Мура, согласно которому число транзисторов на чипе удваивается каждые два года. Чтобы почувствовать «силу» этого закона, представим себе огромный авиалайнер Boeing 747, который совершил свой первый полёт в том же году, когда был анонсирован процессор Intel 4004. С тех пор построено более тысячи этих самолётов. Если бы закон Мура работал в авиационной технике, то новейший самолёт должен был бы за этот период увеличить свою производительность в 200 тысяч раз: перевозить за один полёт 118 миллионов человек, и производить загрузку и выгрузку всего этого количества пассажиров за двенадцать миллисекунд. Про цену билета для каждого пассажира лучше не говорить — речь пойдёт о «микробаксах».
До самого последнего времени прогресс в области освоения наноразмеров был чисто эволюционным, основанным на идеях технологического масштабирования (скейлинга) характерных размеров. Слово доценту Г. И. Зебреву, автору недавно вышедшей книги «Физические основы наноэлектроники»: «По сути, наноэлектроника — это другое название микроэлектроники. В своё время, лет сорок назад название «микроэлектроника» было тоже новым словом. Или «слаботочная электроника» — было и такое название. Тогда размер транзистора составлял порядка десяти микрон, сейчас размеры уменьшились в сотни раз. Легко можно зайти в магазин и купить ноутбук с транзисторами сорок пять нанометров — миллиард штук на одном чипе. Однако на масштабах десятков нанометров размеры элементов интегральной схемы становятся настолько малыми, что необходимо учитывать квантовые эффекты. Появляются фундаментальные физические ограничения на работу таких приборов. В этом проявляется особенность «наноэлектроники» по сравнению с «микроэлектроникой», описывающейся макроскопическими законами классической физики».
Постепенно появляются новые конструктивные решения и новые перспективные материалы. Например, Г. И. Зебрев занимается исследованием особенностей транзисторов, построенных не на кремнии, а на графене. Графен (по-английски graphene, то есть «графин», однако, по вполне понятным причинам, у нас в стране его называют иначе) — это слой атомов углерода, соединённых в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Этот материал имеет целый ряд замечательных свойств, которые в будущем могут сделать его основным материалом наноэлектроники.
Каковы перспективы?
— Что будет дальше? Возможно, ничего принципиально нового и не появится. Технологии появляются из ничего, быстро растут, а потом медленно приходят в насыщение, — говорит Г. И. Зебрев. — десять нанометров сделать практически невозможно по причине значительных утечек на уровне слабых рабочих токов. Тем не менее, микроэлектроника или наноэлектроника — это одна из самых современных отраслей промышленности. Она связана почти со всеми науками — физикой, химией, математикой, программированием… Это одна из самых перспективных и развивающихся отраслей.
— Престиж нашей профессии будет возрастать, — считает В. С. Першенков. — Зарплата тех ребят, которые в этом году поступили в МИФИ, через шесть лет будет одной из наивысших в стране.
Что ж, будем надеяться, что В. С. Першенков окажется прав, и разработки сотрудников кафедры, как и её и выпускники, окажутся востребованными, причём именно в нашей стране.

Автор:
Комментарий:
Спам тест: