Российские нанотехнологи трудятся и за пределами отечества, большей частью в США. В Bell Labs (знаменитый исследовательский центр телекоммуникационной компании Lucent Technologies) штат нанотехнологического направления чуть ли не наполовину состоит из воспитанников советской и российской научной школы. Впрочем, в Москву представлять достижения Bell Labs в области нанотехнологий приехал не россиянин, а аргентинец по происхождению, научный сотрудник лаборатории в Нью-Джерси Флавио Пардо.

- Нанотехнологиями сейчас занимаются все - и химики, и физики, и биологи, и инженеры. По какому пути идет Bell Labs?

- Существует два основных пути в развитии нанотехнологий: первый - создание новых материалов, наноструктур, второй - миниатюризация существующих устройств, создание микромашин. Мы больше занимаемся вторым направлением. Так, у нас в лаборатории стоит устройство по электронно-лучевой литографии, которое может "нарезать" детали шириной до одного нанометра. Это единственное в своем роде устройство в лабораториях США.

- С помощью этой замечательной машины вам удалось создать наномеханизмы?

- Если говорить о коммерческих изделиях, то тут пока речь идет не о нано-, а о микромеханике. Самый яркий пример - оптический кросс-коммутатор, который выпускает Lucent Technologies. Его ключевой элемент - матрица, состоящая из вращающихся микрозеркал диаметром 2 микрометра. Световая волна, идущая по оптическому волокну, попадая на это зеркальце, не преобразуется в электрическую форму, как это происходит сейчас в большинстве подобных устройств, а перенаправляется в пункт назначения (подробнее об этом см."Фотон вместо барышни" N23 (234) от 19 июня 2000 года. - "Эксперт"). Такие кросс-коммутаторы в США уже используются на магистральных сетях связи. Пружины, которые вращают зеркало, имеют размер 400 нанометров, то есть приближаются к границам нанотехнологий.

- Какие еще устройства вам удалось миниатюризировать?

- Очень интересное устройство - микромикрофон, к сожалению, более изысканного названия пока придумать не удалось. Микромикрофон - это мембрана диаметром 300 микрон, которая движется под действием звуковой волны, и мы фиксируем движение мембраны с помощью электроники. Нашей задачей было сделать микрофон из кремния для будущей интеграции со всей остальной электроникой на одной микросхеме. Сейчас стоимость микрофона в мобильном телефоне не очень велика, гораздо дороже его припаять. Микрофон из кремния - часть генеральной идеи создать единый чип для мобильного телефона, на котором сразу будут расположены все устройства: контроля радиочастот, микрофон, динамик и т. д., ведь сейчас существенная доля себестоимости уходит как раз на сборку из разных схем единого телефона.

- Насколько быстро можно наладить массовый выпуск таких микромикрофонов?

- За год-два, если будет заказчик. Опытные образцы у нас уже есть.

- Все-таки это микроустройства, а что вы реально делаете в нанообласти?

- В области нанотехнологий самое известное устройство, которое мы уже создали, - это нанотрава, или наногазон (о нанотраве мы писали в N12 (415) от 29 марта 2004 года. - "Эксперт"). Она состоит из столбиков толщиной 200-300 нанометров, в тысячу раз тоньше, чем человеческий волос. Они сделаны из кремния. У этого газона есть замечательное свойство: если на него поместить каплю жидкости, то она не будет растекаться, а останется в шарообразной форме. Газон - супергидрофобная наноструктура. Этот шарик может катиться по поверхности в любом направлении, которое нам нужно, но как только мы подадим на определенные "травинки" потенциал, то шарообразная капля начнет "протекать" в пространство между травинками.

- И для чего это все нужно?

- Мы можем создать целую химическую лабораторию на одном таком микроустройстве. Внизу, у основания газона, мы наносим различные реагенты. Сверху мы капаем вещество и заставляем каплю двигаться по определенному маршруту, просачиваться в тех местах, где нанесены реагенты, после чего считывать результаты реакции. Таким образом, скажем, покатав по наногазону каплю человеческой крови, мы можем сделать ее полный биохимический анализ.

- Теперь я знаю, как начинается ваш рабочий день. Вы в своей лаборатории в Нью-Джерси с утра прокалываете иголкой палец, капаете кровь на свой супергидрофобный наногазон и делаете анализ крови. Так, на всякий случай.

- Нет, до этого дело еще не дошло. Мы пока экспериментируем с водой, учимся правильно гонять водяной шарик по нанотраве. Главная проблема сейчас - узнать результаты анализа. Я лично сейчас изучаю, как при помощи оптики лучше считать результаты реакции. Это может быть изменение цвета, или фосфоресцирование. Сейчас во многих странах ученые создают химические лаборатории на чипе, но мы единственные, кто умеет двигать шарик по нанотраве.

- Наногазон еще для чего-нибудь можно применять?

- Можно продлить срок службы элементов питания. Обычная батарейка, которая хранится, но не используется, все равно стареет, портится. В батарейке есть два химических вещества, которые пусть и слабо, но все равно вступают в реакцию. В нашей вечно молодой батарейке одно вещество находится в жидкой форме, а другое - в твердой, и они разделены наногазоном. Когда батарейка не работает, жидкость никак не может просочиться сквозь наногазон, и, следовательно, никакой химической реакции не происходит. Когда надо использовать батарейку, достаточно подать слабый электрический импульс, и сразу жидкость просачивается - два химических вещества вступают в реакцию.

Еще одно применение наногазона - охлаждение микропроцессоров. Представьте, у нас с одной стороны подложки микропроцессоры, с другой - нанотрава, на ней капли воды. В обычных условиях вода не просачивается и процессор почти не охлаждается, но если нам понадобится отнять избыточное тепло у процессора, мы просто подаем маленький импульс тока, и жидкость, проникая сквозь газон, охлаждает процессор.

- В вашей презентации упомянут проект "настоящего сотового" телефона. Какое отношение это имеет к нанотехнологиям?

- "Настоящий сотовый", или "клеточный", телефон (cell по-английски значит и "сота", и "клетка". - "Эксперт") - это интерактивное устройство, которое будет вмонтировано в клетку человека или животного, чтобы передавать любую необходимую информацию о состоянии этой клетки. Этот проект наша лаборатория делает совместно с Иллинойским университетом, который получил государственный заказ. "Клеточный" телефон - это очень маленькая микросхема, размером несколько десятков микрон. Внутри нее будет много электрических цепей, много маленьких транзисторов, маленькая память, устройство вывода информации во внешнюю среду, на чипе должна будет вестись цифровая обработка данных и уместиться сенсоры. Сенсоры могут определять уровень кислотного баланса в клетке, или давление внутри клетки, или температуру.

Пока реальность - это только транзисторы, да еще микродатчики давления и температуры, которые уже давно делает Bell Labs. Все остальное - мечты. На это уйдет, я думаю, лет десять. Надо еще разработать и источник питания; возможно, в этом качестве выступят энергетические ресурсы самой клетки.

- А какие еще проекты в области нанотехнологий ведет Bell Labs?

- Мы хотим научиться считывать последовательность базовых пар ДНК в режиме реального времени, научиться быстро и дешево определять личный геном каждого человека. Сейчас для этого надо раскручивать ДНК, нарезать ее и долго-долго определять каждую пару. Я знаю только одного человека в мире, у которого сделали полный анализ ДНК. Это был ученый, участник проекта. Не знаю, сколько миллионов долларов на это ушло. А то, что сейчас делают в лабораториях, например при идентификации жертв катастрофы, - это анализ лишь малого фрагмента ДНК. Вместо того чтобы проделывать наисложнейшие химические реакции, мы решили сделать достаточно примитивное устройство: проделать в кремнии маленькое отверстие величиной 40 нанометров (или, как еще называют, нанопору) и расположить по его окружности маленькие транзисторы. Расчеты ученых показывают, что каждая пара ДНК имеет свой собственный поверхностный заряд. Мы протаскиваем ДНК через наше отверстие, и по мере того как молекула проходит через него, транзисторы фиксируют последовательность электрических сигналов.

- Bell Labs входит в структуру Lucent Technologies. Но вы несколько раз упоминали о других источниках поступления средств для ваших нанопроектов. Как вообще организовано финансирование лаборатории?

- У нас три источника: бюджет Bell Labs на исследования от Lucent, контракты от правительства (например, ДНК, цифровая голография с миллионами зеркал) и частные компании. Заказчики обращаются непосредственно в лабораторию и просят что-то разработать для себя.

От Lucent мы получаем сотни миллионов долларов. Большие заказы мы получаем от DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), мы были ведущей компанией по проекту безмасковой литографии общим объемом 20 миллионов долларов. Но в целом пока трудно сказать наверняка, какие заказы поступили к нам именно из-за того, что мы занимаемся нанотехнологиями. Когда говоришь, что мы занимаемся нанотехнологиями, клиентов это, конечно, привлекает - тема модная, но мало кто понимает, что это такое.