Наблюдающийся в последние годы бум в развитии нанотехнологий (от греческого "nanos" - "карлик") сегодня наиболее часто ассоциируется с разработками, нацеленными на создание электронных устройств будущего, способных стать новой основой для компьютерной отрасли (уже получены опытные образцы транзистора и элемента для хранения информации наномасштабов, т. е. с характерными размерами порядка миллиардной метра).
Повышение вычислительных мощностей компьютерных систем достигается уменьшением размеров использующихся сегодня полупроводниковых кремниевых микрочипов. Но, по прогнозам специалистов, при современных темпах развития компьютерной индустрии к концу этого десятилетия может быть достигнут предел такой миниатюризации, определяемый законами микромира. Вот тут и могут сказать свое веское слово нанотехнологии.
Как "подцепить" атом
Своим возникновением нанотехнологии обязаны прежде всего успехам микроскопии. Первое упоминание о нанотехнологиях в лекциях одного из корифеев послевоенной физической науки Ричарда Фейнмана относится еще к 1959 году, но временем их рождения принято считать 1982 год, когда ученые из швейцарского отделения IBM Г. Биннинг и Г. Роррер создали первый образчик сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) - туннельный микроскоп (за свое открытие они были позже удостоены Нобелевской премии по физике). Устроен туннельный микроскоп следующим образом: над поверхностью проводящего материала в вакууме движется острая игла, на которую подано напряжение. С острия иглы на поверхность туннелируют электроны, возникает ток, величина которого зависит от расстояния между иглой и поверхностью. Измеряя силу тока, можно построить рельеф поверхности материала и даже различить единичные атомы.
Поначалу применение таких микроскопов было ограничено лишь проводящими поверхностями в вакууме. Но уже в конце 80-х годов появилось следующее поколение СЗМ - атомно-силовые микроскопы (АСМ). Принцип их работы заключается в том, что острая игла на пружинке, кантилевере, свободно скользит вдоль поверхности и отклоняется под действием межатомных сил, сильно зависящих от расстояния. Это отклонение измеряется с помощью чувствительного датчика (лазера-фотодиода). Использование АСМ позволяет не ограничиваться лишь проводящими поверхностями, поэтому исследования продолжаются не только в вакууме, но и в воздушной среде и даже под водой. Замечателен тот факт, что с помощью СЗМ можно "видеть" отдельные атомы и даже воздействовать на них: например, можно "подцепить" интересующий вас атом и поместить его в нужное место.
Промышленное применение СЗМ пока ограничено главным образом контролем за качеством поверхностей. Сегодня приборы используются в таких отраслях, как производство DVD и CD (контроль качества матриц и самих дисков), производство магнитных дисков (выборочный контроль качества магнитных покрытий), оптическая промышленность (контроль качества лазерных зеркал). Но уже ведутся активные разработки, которые сделают СЗМ незаменимым инструментом в медицинской промышленности, производстве полимеров и новых материалов.
Сканирующий зондовый микроскоп - достаточно сложный в изготовлении прибор. Толщина острия иголки-кантилевера должна быть всего в несколько атомов. Стоит такой микроскоп от десятков до сотен тысяч долларов США. Сегодня рынок СЗМ оценивается специалистами в 250 млн долларов США в год и имеет устойчивую тенденцию к росту.
Академический маркетинг
Российские производители в большинстве своем пока не могут похвастаться заметными коммерческими успехами на мировом рынке СЗМ. Коллективы-разработчики этих приборов есть в МГУ, Институте общей физики РАН, Саратовском техническом университете, но даже на внутреннем рынке доля их продукции относительно невелика. Единственная организация, претендующая на статус лидера, причем не только в России, - частная компания NT-MDT, которая базируется в подмосковном Зеленограде (ее название расшифровывается как Molecular Devices And Tools for NanoTechnology).
Основатель и нынешний руководитель NT-MDT - выпускник МФТИ Виктор Быков, в перестроечное время заведовавший отделом молекулярной физики и электроники зеленоградского ГосНИИ физических проблем. В конце 80-х годов Быкова как ученого заинтересовала молекулярная наноэлектроника и нанотехнологии. Проведение подобных исследований требовало соответствующих инструментов, прежде всего сканирующих микроскопов. Возникла мысль об организации производства этих приборов, благо уровень отечественных специалистов позволял это сделать. Быков пришел к выводу, что НИИ и университетские лаборатории не те структуры, где можно эффективно организовать такой бизнес. Не подходили на эту роль в складывавшейся экономической обстановке и существовавшие тогда государственные приборостроительные предприятия. Поэтому в 1989 году была создана частная фирма, в рамках которой осуществлялся полный цикл "разработка-производство-сопровождение". Соответственно поставленной задаче была сформирована и структура NT-MDT: отделы разработки методик исследований, программного обеспечения, электроники, моделирования и конструирования, технологии кантилеверов, маркетинга и испытаний и сопровождения продукции.
Вначале продукция новой компании шла в основном на внутренний рынок, завоевать который оказалось относительно легко. Собственно, и сейчас около трети клиентов компании - отечественные научные и учебные заведения. Финансирование закупок осуществляется преимущественно в рамках специальной госпрограммы "Целевой поддержки организаций в целях укрепления приборной базы науки", а также по линии РФФИ. Но главный рынок сбыта NT-MDT - дальнее зарубежье.
Захват зарубежных рынков начался с вполне ординарного события - в 1991 году компании удалось продать СЗМ одному из итальянских университетов. Не последнюю роль в выборе итальянцев сыграли личное знакомство и научные контакты Быкова с одним из местных профессоров.
Окрыленная первым успехом компания бросилась покорять Израиль. За ним последовали Япония и Китай, далее Восточная и, наконец, Западная Европа. Завоевание рынков происходило поэтапно: атака нового плацдарма предпринималась только после уверенного закрепления на уже занятых позициях. Зеленоградцы широко использовали и такие нестандартные маркетинговые акции, как проведение научных конференций по сканирующей микроскопии, переписка с учеными - лидерами в этой области, повышающая авторитет фирмы, и активная публикация работ сотрудников в профильных научных изданиях с неизменной ссылкой на материнскую контору. Кстати, сам Быков в прошлом году защитил докторскую диссертацию по прикладным аспектам сканирующей зондовой микроскопии.
В ценовой политике NT-MDT была достаточно агрессивна: цены на зарубежные аналоги неизменно оказывались выше раза в полтора. Немалую роль в растущем интересе зарубежной клиентуры к микроскопам российской компании играли и неценовые параметры. Так, в настоящее время зеленоградцы выпускают семь серий приборов, каждый из которых может быть оперативно адаптирован к конкретным, зачастую весьма нестандартным нуждам заказчика. Микроскопы NT-MDT легко поддаются и последующей модификации. Например, сначала можно приобрести одну из дешевых моделей СЗМ, а если затем у покупателя появятся дополнительные финансы, можно быстро провести ее up-grade и сэкономить при этом значительные средства.
Пределы роста
Выбранная стратегия принесла плоды: нынешняя доля компании на европейском рынке, по оценкам Быкова, составляет около 7%, а в Израиле NT-MDT со своей долей в 70% уже стала монополистом. Основные покупатели - исследовательские подразделения университетов, компаний, международных организаций. За последние несколько месяцев микроскопы NT-MDT приобрели университеты Тахоку (Япония) и Бремена (Германия), исследовательская организация GRIMO (Франция). Сбыт растет быстро, причем наиболее резкий скачок произошел в прошлом году - компания продала микроскопов больше, чем за всю историю своего существования. Сейчас цель номер один - проникновение на американский рынок СЗМ, емкость которого практически равна половине мирового. Но взять его с наскока практически нереально. И прежде всего потому, что на все технические решения, реализованные в микроскопах NT-MDT, должны быть оформлены соответствующие американские патенты - иначе конкуренты по судам затаскают. Более того, даже если зеленоградцам и удастся пройти все процедурные формальности, специфика американской таможенной политики такова, что ввоз готовых СЗМ из России сделает их неконкурентоспособными - ценовой фактор перестает работать. Поэтому топ-менеджмент NT-MDT намерен организовать сборку своих изделий непосредственно на американской территории, но для этого нужны серьезные инвестиции, а свободных средств у зеленоградцев пока немного.
Вариантов решения этой проблемы по сути два - либо искать сильного американского партнера и терять независимость, либо за счет диверсификации укрупняться самим. Теперь Быков сотоварищи вынашивают идею создания многопрофильного приборостроительного концерна. Особое внимание при этом предполагается уделить разработке удобных интерфейсов, благодаря чему работа с приборами не будет требовать серьезного специального обучения. Такие интерфейсы уже обкатаны в выпускаемых компанией микроскопах и могут стать "фирменным преимуществом" перед зарубежными аналогами.
Впрочем, контуры гипотетического концерна пока представляются довольно расплывчатыми даже самим зеленоградцам. По крайней мере, ничего конкретного о структуре и функциях этого "новообразования" нам узнать не удалось. Очевидно одно: отдельным российским приборостроителям, даже таким успешным, как NT-MDT, без интегрирования едва ли удастся улучшить или даже со временем сохранить свои позиции на мировом рынке - рано или поздно скажется финансовый фактор. Трудно рассчитывать на устойчивый долгосрочный рост, имея годовой оборот порядка нескольких миллионов долларов: на таком аппетитном рынке, как рынок нанотехнологий, маленьким независимым игрокам скоро придется очень несладко.
В перспективные наноразработки крупнейшими hi-tech корпорациями сегодня вкладываются огромные средства, причем их активно финансируют не только частные компании, но и правительства разных стран. Так, администрацией предыдущего президента США Клинтона была создана специальная программа развития исследований наномира - "Национальная нанотехнологическая инициатива". Финансирование этой программы в 2000 году составляло 270 млн долларов США, а на 2001 год заложена почти вдвое большая сумма - 495 млн. Любопытно, что примерно та же цифра фигурирует и в разделе "Фундаментальные исследования и содействие научно-техническому прогрессу" российского бюджета на 2001 год. Правда, эта сумма предназначена на поддержку всех научных исследований в России вместе взятых.
