Как проходил и чем закончился бум нанотехнологий

Эта технология должна была привести к новой промышленной революции, принципиально улучшить жизнь всего человечества. Однако со времени бума прошло почти двадцать лет, а к чему он привел, до конца не ясно. Нанотехнологии постепенно стали повседневностью, а где-то в определенных аспектах так и остались на грани научной фантастики. Теперь похожие тезисы звучат о других технологиях. Посмотрим, как развивалась шумиха вокруг нанотехнологий, чем она закончилась и какие выводы из неё можно сделать.

Приставка «нано» в свое время стала брендом и означала все что угодно от технологий начала XX века до научной фантастики. Так и нельзя сказать, когда конкретно зародилась эта технология и с какого момента отсчитывать историю.

Знаковым стало изобретение в 1981 году сканирующего туннельного микроскопа, через который можно было четко разглядеть атомы. Его сконструировали ученые из IBM. Они же получили за это Нобелевскую премию. Выяснилось, что можно использовать устройство для перемещения атомов по одному. В 1999 IBM выложила из атомов таким образом название своей корпорации.

Гораздо раньше, в 1959 году, будущий нобелиат Ричард Фейнман прочел лекцию о нанотехнологиях и возможности манипулировать вещами на мельчайшем уровне. Тогда он уже предполагал фантастические для того времени вещи — запись Британской энциклопедии на булавочной головке, например. Стала заходить речь и о «микрохирургах» и сверхбыстрых микрокомпьютерах.

Тогда эта лекция не произвела большого фурора, но сейчас от нее часто отсчитывают эпоху современных нанотехнологий. По факту Фейман даже не использовал слова «нанотехнологии» — его стали применять спустя 15 лет.

В 1980-х годах Эрик Дрекслер стал развивать концепцию нанотехнологий, которую сейчас называют молекулярным производством. Это как раз самые смелые и амбициозные идеи — воспроизводство чего угодно из атомов изначального «топлива». Планировалась, что нанороботы будут управляться через компьютер и манипулировать атомами для создания любого материального предмета. Чтобы создавать предметы в величинах реального мира, нужно было, чтобы эти роботы могли создавать самих себя.

Эта идея привела к появлению концепции «серой слизи» — субстанции, захватывающей все, с чем соприкоснется. Это один из сценариев конца света, в котором способные к саморепликации наноботы для выполнения своей программы по размножению поглощают всю биосферу земли. Концепция широко отразилась в популярной культуре и даже мультсериалах типа «Футурамы» или «Рика и Морти». Дрекслер в ответ на подобный сценарий отвечал, что у нанороботов будет собственное топливо, которое нельзя будет найти в природе, поэтому они не смогут существовать отдельно от человека.

В перспективе нанотехнологий рассматривалось использование респироцитов — простейших наномашин, восстанавливающих клетки и ДНК. Планировалось, что нанотехнологии могут замедлять или полностью останавливать старение за счет работы с с содержимым клеток и другими изнашивающимися элементами тела. Дрекслер описывал механизм, позволяющий выглядеть на 40, чувствовать себя на 15 или наоборот по желанию.

Бум нанотехнологий уже тогда оказался настолько сильным, что под влиянием лекций Дрекслера в статье еще 1989 года в журнале использовалось понятие «евангелие нанотехнологий». То есть технологии воспринимали на уровне религии, а создание роботов-саморепликантов — со вторым пришествием. Казалось, человечество вот-вот получит свою панацею.

Развитие новой технологии не могло не вызывать беспокойства в разных кругах общества. Научный сотрудник Sun Microsystems, Билл Джой, в начале нулевых написал статью, в котором утверждал, что «самые мощные технологии XXI века — робототехника, генная инженерия и нанотехнологии — угрожают превратить людей в вымирающий вид». Там же он беспокоился о том, что компьютеры постепенно становятся умнее людей.

Уже в 2002 году появился и стал бестселлером роман-ужастик «Добыча» (в оригинале «Pray») в жанре научной фантастики уже известного к тому моменту Майкла Крайтона (автора экранизированного романа «Парк Юрского периода», например). В нем высокоинтеллектуальный рой нанороботов становится угрозой для своих же создателей.

В реальности развития достигли не нанотехнологии, связанные с репликацией молекул, а связанные с использованием особых свойств уже известных материалов при их измельчении до наноструктуры. Следы такого использования находят даже на предметах времен античности — идея крайне не нова. К наноматериалам относится широко известный графен, за работу с которым была также получена Нобелевская премия. К нему же относятся углеродные нанотрубки, которые в 100 раз прочнее и в 6 раз легче стали.

Ученые изучали наноструктуру материалов, стали активно производить и использовать наноразмерные частицы еще в 1930-х годах. Наночастицы диоксида кремния продавались под торговой маркой Aerosil с 1940-х годов. Такое материаловедение активно развивалось позже в 70-х и 80-х годах.

Когда на рубеже веков слово «нано» стало привлекать общественное внимание на фоне тех же работ Дрекслера, ученые воспользовались возможностью получить дополнительное внимание и финансирование. Фактически произошел ребрендинг давно существовавшего направления. Это была традиционная химическая промышленность с более технологичными инструментами.

Это действительно имело позитивный эффект — разработки в области нанотехнологий перестали быть узкоспециализированными, появились междисциплинарные исследования. Так стали появляться и развиваться новые методы работы с ДНК, лечения онкологических заболеваний, произошла революция в технологии аккумуляторов и были усовершенствованы солнечные батареи.

Нанотехнологии стали максимально популярны в начале 2000-х годов. В первую очередь речь шла о наноматериалах и их удивительных свойствах. Однако тогда же «нанотехнологии» стали объединяющим все подряд брендом для привлечения внимания общественности, политиков, и как следствие — финансирования со стороны государства и частных инвесторов. Уже тогда нанотехнологии стали максимально далеки от изначальных представлений Дрекслера.

Материаловеды резко стали нанотехнологами, то же касалось специалистов по коллоидной химии, гетерогенным катализаторам, электронному микроскопу, молекулярных биологов и даже токсикологов. Считалось, что нанотехнологии перевернут мир и встанут в основе новой промышленной революции.

В 2004 году наноиндустрия произвела товаров на 14 млрд долларов. В 2006 году Lux Research подсчитала, что доходы от нанотехнологических продуктов в 2014 году будут составлять уже 2,6 трлн долларов. Они вместе с PowerShares Capital Management создали биржевой фонд PowerShares Lux Nanotech Portfolio стоимостью примерно 89 млн долларов.

Однако вместо спрогнозированной революционной волны продукты с использованием нанотехнологий и наночастиц стали появляться постепенно и равномерно — ожидания не оправдались. Стало понятно, что образовался нанотехнологический пузырь — инвесторы стали массово продавать акции, их стоимость упала. В 2014 году фонд с рядом других проектов закрылся в убытках.

Если говорить о тех нанотехнологиях, которые расписывал Дрекслер, то существенных доказательств их невозможности так и нет, как нет и моделей достаточно дешевых и эффективных способных к самовоспроизведению нанороботов. Технология перешла в «режим ожидания», но когда произойдет прорыв в создании подходящих машин, все может начаться заново.

Нанотехнологии как наноматериалы просто перестали быть инновационными и достаточно прочно укрепились в повседневной жизни. Высокотехнологичные и сложные материалы связываются с рядом препятствий — их производство очень дорогое и сложное, а также есть проблемы со стандартизацией и проверкой выпускаемой продукции, так как кристаллическую структуру трудно анализировать. Это привело к проблемам и мошенничеству на рынке. Например, так и не удалось масштабно использовать открытые еще в прошлом веке углеродные нанотрубки.

Использование наночастиц наблюдается почти во всех сферах — косметике, солнечных кремах, водоотталкивающих, антибликовых и самоочищающихся покрытиях и более значимых сферах.

Нанотехнологии используют для создания новых поколений электроники — при проектировании квантовых компьютеров, медицинской техники, передачи данных и т. д.

В медицине твердые липидные наночастицы стали самой успешной системой доставки лекарств для мРНК акцин во время эпидемии 2020 года. Нанотехнологии в целом позволяют доставлять лекарство к нужному месту в организме более эффективно. Например, покрытие лекарства оболочкой из наночастиц, связывающихся только с раковыми клетками, позволяет воздействовать только на опухоль непосредственно.

Бум нанотехнологий в России произошел позже — в 2010-х годах. В 2008 году была принята государственная программа развития наноиндустрии. Затраты государства составляли примерно 900 млн долларов, Россия входила в топ-5 стран по объемам финансирования нанотехнологий. Сценарий был примерно тем же — приставка «нано» увеличивала стоимость продукта в разы.

Еще в 2018 году финансирование составляло свыше 20 млрд рублей, формально в наноиндустрии было занято 550 компаний. Роснано в 2018 году также заявляло, что выручка от наноиндустрии России составила 2 трлн рублей. Нанотехнологии проникли в военную промышленность, производство одежды и других материалов.

В основном нанотехнологии связывают с Роснано, которая в октябре 2023 года заявила о риске банкротства. Компания получила и получает обширное финансирование и должна заниматься разработками. Однако многие продукты не исследуются с нуля, а приобретаются при выкупе акций зарубежных стартапов — например, так было с гибким экраном электронной книги.

При этом большинство таких инвестиций в стартапы оказывалось не самым эффективным. Стартап-единорог OCSiAl, в которого Роснано вложилось удачно, позже решил разместить основные мощности вовсе не в России, а в Люксембурге.

Технологический бум в сфере нанотехнологий не дал максимальных результатов, которых от него ожидали, но и не исчез бесследно. Самые амбициозные идеи пока не оправдались, но и самые негативные прогнозы не сбылись. Сейчас нанотехнологии начинают совмещать с технологиями искусственного интеллекта, в том числе в медицине. Например, ИИ способен лучше анализировать и выстраивать цепочку ДНК, которую в дальнейшем можно редактировать при помощи тех же нанотехнологий. Уже обширно используются наночастицы при доставке лекарств к месту их терапевтического воздействия в организме.

Ожидают, что к 2027 году рынок вырастет еще на 10%. По другому прогнозу он вырастет на 36% и достигнет 33,63 млрд долларов. Основными драйверами роста должны выступить химическая и фармацевтическая промышленности.

Полезное от Онлайн Патент:

→ Где и какими способами можно использовать свой товарный знак?

→ Товарный знак для маркетплейсов

→ Регистрация товарного знака самозанятым

→Как стартапу защитить свою интеллектуальную собственность?

Онлайн Патент - компания, которая уже 10 лет успешно помогает более чем 100.000 пользователей эффективно защищать свою интеллектуальную собственность.