Нанотехнологии

Естественно, что почти всегда такие группы состоят из классных специалистов (химиков, физиков, биологов, электронщиков и материаловедов), связанных с междисциплинарными исследованиями (это обстоятельство характерно практически для всех наноразработок, требующих высокого профессионализма). Обычно инновационные компании в области нанотехнологий начинают с поиска более крупных и финансово обеспеченных партнеров, надеясь получить от них не только техническую и инвестиционную поддержку, но и некоторый доступ к уже существующим каналам сбыта и распределения планируемых к коммерческому производству товаров и услуг.

С точки зрения коммерциализации инновационные фирмы (старт-апы) в области нанотехнологий удобно с самого начала разделить на шесть больших групп, в соответствии с областью научных интересов и приложений (наноматериалы и их обработка, нанобиотехнологии, нанопроекты в области программного обеспечения, нанофотоника, наноэлектроника и инструментальная база нанотехнологии). Особый интерес для коммерциализации представляет первая из упомянутых категорий, поскольку многие компании, связанные с наноматериаловедением, уже выпускают множество материалов. Такие фирмы часто пытаются одновременно расширить производство и развить методы обработки или применения новых материалов исходя из их необычных свойств и возможностей, поскольку новые материалы действительно значительно превосходят существующие по важнейшим характеристикам (прочность, сопротивление нагрузкам и «царапанью», высокие коэффициенты электро– и теплопроводности, износостойкость и т. д.). Многие из таких материалов уже выпускаются коммерчески, вследствие чего большинство инновационных фирм в области нанотехнологий связано именно с материаловедением, хотя можно отметить, что по объему инвестиций сейчас лидируют фирмы, занятые наноэлектроникой, нанофотоникой и оборудованием для исследований в области нанонауки.

Нанобиотехнологией называют огромную область разнообразного применения нанотехнологий к биологическим системам, начиная с традиционных разделов биологии и медицины. Достигнутые в этом направлении успехи достаточно известны (новые методы терапии, направленная доставка лекарств в организме, диагностические датчики и т. п.). В дальнейшем можно ожидать новых успехов не только в традиционных отраслях медицины, но и в принципиально новых направлениях, связанных с молекулярной биологией (детектирование и изучение генов, белков, фрагментов ДНК, отдельных молекул и т. д.), что означает существенный прогресс в развитии медицины в целом.

Весьма перспективным направлением является наноэлектроника, где уже сейчас создано множество интересных устройств, которые могут применяться отдельно или в сочетании с другими элементами. Новые электронные устройства значительно превосходят существующие по цене и важнейшим техническим характеристикам, включая очень низкое энергопотребление (~наноВатт), исключительную плотность монтажа (~1 триллион элементов/см2) и сверхвысокое быстродействие (частота переключения ~1 тераГц). Кроме того, многие наноустройства обладают совершенно новыми функциональными особенностями, вследствие чего на их основе могут создаваться и новые типы приборов. В последнее время все большее внимание производителей привлекают логические элементы с большим числом состояний, многоцветные фотоизлучающие диоды с высоким квантовым выходом, энергонезависимые запоминающие устройства, лазеры на квантовых точках, датчики универсального типа и т. п.

Компании, связанные с фотоникой, все чаще начинают использовать наноматериалы и нанотехнологии для выпуска оптических устройств с высокой степенью интеграции, работающих на парциальных волнах, и использовать такие устройства в сочетании с коммерчески производимыми стандартными комплементарными МОП-структурами. Новые устройства позволяют объединить электронные и фотонные компоненты в одном чипе за счет достаточно дешевых технологических операций. В перспективе можно ожидать скорого появления на рынке дешевых и высокоэффективных оптоэлектронных устройств разного типа, включая преобразователи длин волн, перестраиваемые фильтры, устройства совмещения поляризации пучков, перестраиваемые мультиплексоры, оптические приемопередатчики и т. п.

Все большее значение приобретает разработка и производство контрольно-измерительной аппаратуры для нанонауки. Приборы и инструменты, позволяющие изучать химический состав и строение вещества в необходимом диапазоне (значительно ниже 100 нм), можно разделить на две группы. Первая включает хорошо известную и широко применяемую микроскопическую технику: сканирующие и трансмиссионные электронные микроскопы, атомно-силовые микроскопы и т. д. Ко второй группе можно отнести новейшую технику, прежде всего нанолитографию, а также атомные зондовые микроскопы, позволяющие изучать трехмерную структуру и атомарный состав твердых тел и пленок. Такие инструменты и приборы сейчас используются практически во всех нанотехнологических исследованиях.