Российские умы усиливают научные и технологические позиции Великобритании и Китая, а самой России приходится догонять лидеров новой глобальной гонки технологий
В начале декабря произошло событие, которое обошла вниманием мировая пресса. Профессор Манчестерского университета и нобелевский лауреат по физике Андрей Гейм стал директором Графенового центра в китайском Шэньчжэне. Это не только важная новость для понимания расстановки сил в мировой гонке за новыми технологиями, но и серьезный повод для России задуматься о собственных перспективах на лидерство в этой области. Что это значит для российской науки и производства, с таким вопросом "КП" обратилась к физикам из МФТИ Алексею Арсенину и Юрию Стебунову.
"КП": Я полагаю, многие в России уже и не помнят, кто такие Андрей Гейм и его соавтор Константин Новоселов. А ведь это последние нобелевские лауреаты российского происхождения.
А.А.: Да, это так. В 2010 году выпускники нашего московского Физтеха Андрей Гейм (он закончил институт в 1982) и Константин Новоселов (получил диплом в 1997) были удостоены самой престижной награды в мире физики — Нобелевской премии за передовые опыты с первым двумерным материалом — графеном.
Эту премию можно считать знаковой для нашей страны, поскольку это единственные представители тогда еще советской системы образования второй половины XX века, получившие столь высокую награду. Свои исследования, однако, наши нобелевские лауреаты выполнили в Великобритании — в Манчестерском университете. А Андрей Гейм к тому времени уже даже сменил гражданство.
Результаты Гейма и Новоселова вызвали настоящее научное цунами фундаментальных исследований и прикладных разработок. Графен, существование которого еще в прошлом веке отрицала фундаментальная наука, был открыт и изучен самым первым из целого класса двумерных материалов. Еще не так давно материал с подобными свойствами было сложно даже представить: толщина графена меньше одного атома, при этом прочность в двести раз выше, чем у стали.
Благодаря новаторским экспериментам нобелевских лауреатов графен уже совершил мировой переворот в науке, а сейчас начал свое революционное наступление на промышленность. Потенциальный эффект от внедрения графена можно сравнить разве что с влиянием на мир таких знаковых событий, как открытие железа или создание полупроводниковых микрочипов.
"КП": Действительно, разговоры о том, что графен вот-вот перевернет все, ходят уже много лет, однако каких-то серьезных разработок или технологий, вышедших за пределы лабораторий, по-прежнему нет.
Ю.С.: А вот это уже, наоборот, не совсем так. Технологии с применением графена уже начинают появляться на рынке, наделяя привычные нам предметы небывалыми свойствами. Так, например, в следующем году в продаже появятся кроссовки, которые благодаря использованию в них графена будут обладать беспрецедентной эластичностью и износостойкостью.
Этот материал позволил компании Samsung в пять раз увеличить скорость заряда аккумулятора, а в будущем, как ожидается, благодаря графену можно будет создать прозрачные и при этом высокоэффективные солнечные батареи, которые заменят стекла в окнах наших домов.
На основе графена создают компактные и безопасные для мозга нейроинтерфейсы, с помощью которых его можно изучать и оказывать на него направленное воздействие. Различные двумерные материалы и их комбинации рассматриваются как основа создания высокоскоростных электронных устройств обработки информации следующего поколения. Ученые разрабатывают высокоэффективные секвенаторы ДНК (приборы для определения последовательности отдельных “кирпичиков” наследственной информации в геноме человека или других живых организмов - Ред.) на основе графеновых мембран с нанопорами. Недавно были продемонстрированы возможности использования двумерных материалов для опреснения морской воды.
Да, сейчас многие из этих разработок представляются чем-то фантастическим и бесконечно далеким, но прототипы подобных устройств уже существуют в научно-исследовательских лабораториях. Сам Гейм отмечает, что поле применения графена и других двумерных материалов и возможности их комбинирования практически безграничны и вряд ли будут полностью реализованы в перспективе ближайших пятидесяти лет. К настоящему моменту поданы уже десятки тысяч заявок на патенты с использованием графена, а по всему миру открываются специализированные исследовательские центры по изучению и, что важнее, применению двумерных материалов.
"КП": А кто финансирует все эти исследования? Это государственные деньги или инвестиции частных компаний? И насколько эффективно расходуются средства, ведь, как известно, и в России уже много потратили на развитие нанотехнологий, однако выстрелило считанное количество проектов.
А.А.: На сегодняшний день суммарные обязательства по инвестициям в графен превышают 3 млрд. долларов. Одним из лидеров в этой области остается Евросоюз, который запустил десятилетнюю программу Graphene Flagship с финансированием в размере 1 млрд. евро. Великобритания как страна первооткрыватель графена на государственном уровне горячо поддержала исследования в этой области. В Манчестере, Кембридже и Эксетере были открыты специализированные исследовательские графеновые центры. В 2018 году в Манчестере начнет работу инжиниринговый графеновый центр стоимостью 60 млн. фунтов стерлингов, ориентированный на коммерциализацию научных результатов.
Знаете, человека нередко отличает неготовность ждать, и, как известно, мы часто переоцениваем изменения, которые произойдут в ближайшие два года, и недооцениваем изменения следующих десяти лет. Все чаще звучат голоса критиков, которые считают, что средства расходуются неэффективно. Если сравнить патентную активность Великобритании и других стран лидеров в графеновой гонке - США, Китая, Южной Кореи - эти сравнения окажутся совсем не в пользу Соединенного Королевства. Критики, как и вы, обращают внимание на отсутствие прорывных результатов в виде коммерческих продуктов. Эти вопросы обсуждаются на страницах ведущих изданий и даже заслушиваются в Парламенте страны.
Ю.С.: Вы знаете, что охотнее всего инвестируют в британские графеновые разработки и скупают стартапы страны Азии? Уже упомянутый инжиниринговый графеновый центр в Манчестере строится в том числе на деньги ОАЭ и будет носить имя компании Masdar. Свои исследовательские подразделения при научных центрах Великобритании открыли такие крупные азиатские компании как Huyndai, Huawei и многие другие.
В последнее время проблем добавляет «брексит», который должен привести к ограничениям приезда на «родину графена» высококвалифицированных ученых и талантливых аспирантов и студентов со всего мира. Кроме того, выход из Европейского Союза грозит британским ученым сокращением финансирования, так как Великобритания является лидером по привлечению средств на научные исследования и разработки из общеевропейских научных фондов, в том числе и из программы исследований Graphene Flagship.
Все это, конечно, не может не вызывать раздражения у британских ученых, и в недавнем интервью газете Bloomberg Андрей Гейм сообщил, что если раньше он категорически отвергал предложения о работе из других мест, то в связи с последними событиями все больше смотрит в сторону Азии.
И вот две недавние новости, которые по какой-то причине проигнорировали ведущие средства массовой информации. 28 ноября китайское информационное агентство Синьхуа сообщило, что Андрей Гейм был избран одним из 16 новых зарубежных членов Китайской академии наук. А несколько позже в китайской прессе появилась информация о том, что Андрей Гейм возглавил графеновый исследовательский центр в Шэньчжэне.
"КП": Правильно ли я понимаю, что в исследованиях графена наблюдается гонка, подобная космической между СССР и США в 50-60-е годы прошлого века, и что расклад сил с этим кадровым переходом радикально меняется?
Ю.С.: Пожалуй, что да. Хотя Китай уже является мировым лидером в области изучения двумерных материалов, как по общему объему исследований, так и по количеству высокоцитируемых публикаций. Причем речь идет не только о фундаментальной науке. Китай обгоняет другие страны по числу патентов с использованием двумерных материалов. Сейчас там насчитывается не менее 600 коммерческих компаний, которые разрабатывают продукты на их основе.
В Китае создано пять графеновых индустриальных технопарков, призванных ускорить коммерциализацию нового материала. Графен занимает особое место в планах тринадцатой китайской пятилетки (2016-2020 гг.), в рамках которой Китай инвестирует значительные средства, ставя перед собой цель занять в ближайшем будущем 80 процентов мировой графеновой промышленности. В отличие от Великобритании, не говоря уже о других странах, в Китае не сомневаются, что наше будущее во многом будет связано с применением двумерных материалов, и делают все возможное, в том числе привлекая нобелевских лауреатов, чтобы занять в этом будущем лидирующее положение.
"КП": Получается, Россия вообще вне этой гонки?
А.А.: Вопрос непростой. Условно, - у нас есть еще шанс запрыгнуть в последний вагон стремительно уходящего поезда. Говоря о России, нам следует вспомнить о другом нобелевском лауреате, который никогда не терял связи с родиной. Константин Новоселов нынешним летом встречался с министром образования и науки Ольгой Васильевой, обсуждал с ней приоритеты российской науки.
Оставаясь профессором Манчестерского университета, Новоселов является членом наблюдательного совета МФТИ и принимает активное участие в разработке стратегии Физтеха по продвижению в число лучших университетов мира. В опубликованном недавно рейтинге Times Higher Education МФТИ занял 48 место по физике, не только показав лучший результат среди российских университетов, но и обогнав престижные иностранные вузы — Университет Британской Колумбии, Пенсильванский университет и другие. К слову, Манчестерский университет в этом престижном рейтинге находится на 41-й строчке, не так уж сильно опережая Физтех.
"КП": Тогда что нам мешает? Отсутствие государственной воли, финансирования?
А.А.: Это не совсем вопрос денег, хотя и их тоже. В отличие от Великобритании, Россия не испытывает недостатка в талантливых молодых ученых, аспирантах и студентах, но ей сильно недостает современных ученых-лидеров с опытом, который признается во всем мире. Двумерные материалы — это то направление исследований, которое будет определять лидеров в технологиях на многие годы вперед. Если мы не хотим терять своих позиций в науке и технике, собираемся занимать достойное место в мире новых технологий и действительно заинтересованы, как недавно подчеркнул президент, в возвращении лучших российских ученых из-за рубежа, может стоит задуматься - а может ли Россия предложить для Константина Новоселова такие же условия, какие Андрею Гейму предлагает Китай?
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
