Трудно выделить какое-то особое научное открытие, произошедшее в конце XX века, заставившее правительства промышленно развитых стран срочно пойти на штурм основной технологии XXI века. Пожалуй, именно открытие фуллеренов и углеродных нанотрубок стало ключевым фактором для осознания важности такого рода исследований. Сферические молекулы фуллерена С60 и свернутые в трубочку графитовые плоскости потрясли не только физиков и химиков, но и материаловедов с технологами. Элемент, ответственный за существование жизни, преподнес очередной сюрприз, показав, что и без помощи кислорода и водорода он способен образовывать гигантские молекулы, длина которых в миллионы раз превышает их диаметр.

Сегодня умеют массово выращивать однослойные и многослойные углеродные нанотрубки длиной сотни микрон. И это при том, что диаметр такого волокна не превышает нескольких десятков нанометров. Растут они на подложке из кремния, словно густой лес, который потом можно «срубить» и сплести в одну длинную нить. Сотрудники Техасского университета в Далласе (The University of Texas at Dallas) из 1 см2 такого «леса» вытягивают несколько метров высокопрочной почти невидимой нити толщиной несколько микрон. Сделанные из нее 20-микронные «канаты» оказались в 5 раз прочнее самых крепких кевларовых нитей такого же диаметра. Пуленепробиваемые жилеты и самолеты из углеродных нанотрубок делать пока еще не начали, но образец материи на миниатюрном ткацком станке сплели и провели разного рода испытания.

Создание материала, на порядок более прочного и легкого, чем сталь, — давнишняя мечта материаловедов и инженеров. И сегодня она уже близка к своему воплощению. Причем, учитывая темпы внедрения полезных для жизни научных открытий, революция в материаловедении не за горами. Углеродные нанотрубки имеют не только уникальные механические свойства, но и необычные электрические. Они бывают с полупроводниковым и металлическим типом проводимости, а значит, используя их, можно делать не только углеродные интегральные микросхемы, но и электрические провода для обычных кремниевых. Сопротивление однослойной нанотрубки не зависит от ее длины, благодаря этому их удобно использовать для соединения логических элементов внутри микроэлектронных устройств. Допустимая плотность тока в нанотрубках много больше, чем в металлических проводах такого же сечения, и в сто раз превышает лучшие достижения для сверхпроводников.

Про уникальные свойства углеродных нанотрубок написаны сотни книг, и даже простое перечисление областей их возможного применения займет не одну журнальную полосу. Похоже, что этот нанообъект первым найдет массовое применение в производстве микросхем памяти, в самолето - и автомобилестроении. Особый интерес к углеродным волокнам проявляют сегодня космические агентства, надеющиеся с их помощью сделать более компактными и мобильными будущие автоматические космические аппараты. С надеждой смотрят на углерод и строители пресловутого космического лифта, который должен открыть дорогу в космос всем желающим.

Миллиарды в наноиндустрию
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России» — так называется Федеральная целевая программа, одной из частей которой значится «Индустрия наносистем и материалы». Здесь определено то, что российское правительство намерено вкладывать деньги в развитие нанотехнологий. Почти 5 миллиардов рублей было истрачено за 2005 и 2006 годы на генерацию знаний, разработку и коммерциализацию технологий. Еще больше будет вложено в освоение наномира в ближайшие пять лет. С 2007 по 2012 год общий объем финансирования приоритетных направлений составит почти 200 миллиардов рублей. Причем на наносистемы и материалы из этой суммы будет истрачено не менее трети, что вполне сопоставимо с американским миллиардом долларов, выделяемым ежегодно на развитие нанотехнологий. В 2007 году из федерального бюджета на развитие приоритетных направлений выделено 11,7 миллиарда рублей, из которых почти 40% — на работы в области нанотехнологий — в два с лишним раза больше, чем на энергетику и энергосбережение. Похоже, что и Федеральное агентство по науке и инновациям планирует зарабатывать доллары, продавая наноструктурированные материалы и изделия из них. В материаловедческой сфере у России пока есть определенный задел и достойное место в мировой экономике. Наши достижения по части производства самого массового и ликвидного продукта современных нанотехнологий — интегральных микросхем — мало кого в России могут порадовать, и промышленные предприятия, традиционно занимавшиеся микроэлектроникой, в рамках собственных программ развития наноиндустрии делают нанодисперсные материалы, ремонтно-восстановительные смеси и композитные материалы на основе углеродных нанотрубок.