Нанонауки. Невидимая революция - Лоранс Плевер

Но эти красивые мечтания уповали на нанотехнологию в широком смысле; иначе говоря, имелись в виду те же привычные приемы изготовления маленьких и все сильнее уменьшающихся устройств, разве что масштаб миниатюризации доводился до естественного предела: меньше молекул только отдельные атомы, ну и элементарные частицы. Дальше дороги нет — развитие упрется в неодолимую преграду и, значит, оборвется. Приходится признать, что дела пошли скорее в этом направлении, и сегодня упоминание нанотехнологии уже не будит надежд на появление промышленности, которая бы бережнее расходовала планетарные ресурсы. Напротив, обостряются опасения: а не отравит ли нас нанотехнология? А что, если она выйдет из-под нашего контроля? Мы еще вернемся к этим вопросам в главе 6. Но как же это мы дошли до жизни такой? Почему, начав со столь радужных экологических грез, мы пришли к разочарованию и недоверию? Попытаемся же разобраться, откуда взялось это явление, которое уместнее всего назвать «нанопузырем». Тогда мы, может быть, поймем, почему так менялись оценки нанотехнологий.

А КАК НАСЧЕТ ПОЛИТИЧЕСКОЙ ОКУПАЕМОСТИ?

Казалось, что все должно пойти гладко, покатиться как сыр по маслу. Итак, в 1980-е годы мы оказались на пороге приключения по имени «Нанотехнология». Нашлись ученые и исследователи, к числу которых принадлежал и я, решившие, что молекулы могут выполнять работу электронных схем, и тем самым начавшие возделывать ту ниву молекулярной электроники, на которую первым вторгся Ари Авирам. И тут как раз, очень кстати, появился совершенно невероятный по своим возможностям инструмент: изобретенный в 1981 году туннельный микроскоп не только «видел» атомы и молекулы, но и, что куда поразительнее и много нужнее, умел «передвигать» их, то есть позволял манипулировать отдельными атомами и по одному приставлять их друг к другу; эта способность нового прибора была обнаружена в 1989 году. Тогда уже имелись результаты первых экспериментов с одиночными молекулами. Большого шума опыты эти, однако, не наделали, и лучшие ученые зачастую поглядывали на туннельный микроскоп свысока и с недоверием. Особенно этот скептицизм был силен в Европе. Сама же нанотехнология оставалась занятием потайным, а то и засекреченным. В 1995 году манипуляциями на атомном уровне занимались только пять коллективов: три в США, один в Европе и один в Японии. Мне повезло: я успел поработать с Ари Авирамом, а потом попал в команду первопроходцев, одну из самых первых. Вожаком там был Джим Гимжевски, из лаборатории IBM в Цюрихе, заставлявший наш туннельный микроскоп манипулировать со все более и более громоздкими молекулами. Время шло, народу как-то почти не прибывало, и все же мы шли вперед и совершали, зачастую нечаянно, важные открытия; о кое-каких любопытных находках нашего коллектива будет рассказано в главах 3 и 4. Вроде бы эти работы должны были идти своим чередом, но не тут-то было.

Вместо этого в середине 1990-х годов развернулся совсем другой процесс. И скорее политический, чем научно-исследовательский. Все началось с Соединенных Штатов, где лоббисты разного толка убедили конгресс и администрацию Клинтона запустить программу, известную как «Даблэн-Ай», то есть «Национальная нанотехнологическая инициатива» (NNI). Если приглядеться к тому, как зарождалась эта программа, станет ясно, как и почему нанотехнология, дойдя до некоторой развилки, отказалась от следования первоначальным курсом и, свернув в сторону, отбросила и первоначальный предмет исследований (манипуляции с одиночными атомами), а также те мечты, ради осуществления которых она была рождена (экотехнология). Встав на дорогу, указанную программой NNI, нанотехнология превратилась в нанотехнологии, сразу же нацелившиеся на захват техносферы, сначала в США, а потом и во всем мире.

В июне 1992 года задули ветры, благоприятствовавшие экотехнологии. Сенатор от штата Теннесси Альберт Гор побывал на Втором мировом саммите, состоявшемся в Рио-де-Жанейро. Мероприятие задело и без того экологически настроенного политика за живое, и, вернувшись в Вашингтон, сенатор организовал слушания в сенате на тему «Новые технологии для устойчивого развития». Выступали лучшие американские специалисты, в том числе Эрик Дрекслер. Его книга пользовалась бешеным успехом. В самом деле: если в отправной точке — в 1986 году — сама возможность манипуляции одиночными атомами, требующаяся для создания нанопроцессоров и других наномашин, представлялась чистой фантазией, и многие сведущие люди сомневались в том, что нечто подобное в принципе возможно, то в 1989 году уже было известно, что туннельный микроскоп позволяет экспериментатору произвольно менять местоположение атома. И этим достижением мы обязаны Эрику Дрекслеру. 26 июня 1992 года его пригласили выступить перед комиссией американских сенаторов, собранной Алом Гором. Речь его поразила слушателей трезвостью и даже сухостью. Законодатели узнали, что, передвигая молекулу за молекулой, можно построить машину и что подобные приемы молекулярного машиностроения обещают со временем превратиться в такую технологию, которая окажется и надежнее и действеннее всех нынешних технологий. Чтобы сенаторы поняли, что его утверждения не голословны, но опираются на солидные научные основания, докладчик ловко вставил в речь имя Роберта Фейнмана, лауреата Нобелевской премии по физике. Процитировав прославленного физика, который в одном из своих выступлений обмолвился о промышленном производстве нанометрического масштаба, Дрекслер заодно придал своему проекту историческое измерение: вот, сам Фейнман говорил о наномеханизмах еще в 1959 году! А чтобы задеть национальную гордость и воззвать к духу соперничества, Дрекслер, как бы походя, сообщил, что японцы уже ассигновали солидные суммы на исследования манипуляций с одиночными атомами.

Обдумав услышанное, Ал Гор поддержал Эрика Дрекслера, благо что достаточно полное представление о том, что Дрекслер задумал, можно было составить из ответов ученого на заданные ему вопросы. Дрекслер объяснял, что речь идет не просто о дальнейшей миниатюризации в духе того развития, который наблюдается в микроэлектронике. За несколько минут коротко и ясно он нарисовал перспективы производства «молекуломашин»: подбираясь к отдельным атомам и молекулам, нанотехнология будет создавать такие устройства, которые сумеют перемещать их поодиночке и затем строить из них какие угодно агрегаты, в том числе и работоспособные. Вслед за описанным эпизодом была создана группа давления: эти лоббисты отстаивали идею устойчивого развития технологии, а Эрик Дрекслер выступал в роли этакого проповедника или скорее современного Жюля Верна, охотно делившегося своими технологическими предвидениями. Он даже основал общество прорицателей, назвав его Институтом предвидения (Foresight Institute); организация эта обосновалась в Калифорнии.

Тем временем — Эрик Дрекслер правду говорил — японское правительство реализовывало программу исследований, в ходе которой японцы должны были научиться манипулировать атомами и тем самым обеспечить будущее своей микроэлектронной промышленности. Не то американцы уйдут вперед! И японцы добились невероятных успехов! Масакура Аоно, который работал в исследовательской лаборатории, финансировавшейся из государственного бюджета и занимавшейся миниатюризацией микросхем, изучал возможности создания электронных устройств атомарного размера. При этом он сумел сказать новое слово в искусстве гравюры: удаляя при помощи туннельного микроскопа атом за атомом с поверхности кремниевого кристалла, Аоно превзошел всех мастеров книжной миниатюры. С тех пор японцы и американцы шли — и продолжают продвигаться — голова в голову и ноздря в ноздрю.