Фемтотехнологии

Когда на смену нанотехнологиям придут фемтотехнологии, люди смогут создавать невидимые, но невероятно прочные и долговечные материалы.

Еще какие-то полвека назад ­люди не имели ни малейшего представления о нанотехнологиях. Да, впрочем, и сегодня простому обывателю известно немного: это нечто очень маленькое, неосязаемое, но требующее огромных денежных вложений. По мнению физиков, людям еще только предстоит оценить всю пользу от их внедрения в нашу жизнь. Однако прогресс не остановить, и вот уже нанотехнологиям предлагается более совершенная замена. Наш соотечественник профессор Александр Болонкин, ныне проживающий в США, в течение нескольких лет разрабатывал технологии, которые, по его утверждению, способны дать человечеству намного больше, нежели все известные на сегодняшний день. Своими уникальными идеями он поделился с "Итогами", пишет sunhome.ru

Фемто против нано

Александр Болонкин - личность весьма известная. Он доктор технических наук, специалист в области авиации, космонавтики, математики и компьютерной техники. В СССР работал в самолетостроительном ОКБ им. О. К. Антонова, ракетном ОКБ им. В. П. Глушко, после переезда в середине 80-х за океан преподавал в американских университетах, работал старшим научным сотрудником в НАСА, в научных лабораториях ВВС США. Является автором более 170 научных трудов и книг, 17 запатентованных изобретений, примерно половина из которых засекречены. В области космонавтики он предложил и разработал теорию кабельного запуска кораблей и спутников и электростатического паруса. Не менее интересны последние теоретические исследования профессора. Так вот, он в принципе не согласен с тем, что научно-технический прогресс должен замыкаться на изучении свойств и продвижении наноматериалов. Ведь, по его словам, "максимум, ­чего можно достичь в технике, по-разному сочетая атомы и молекулы (а именно на этом и основаны нанотехнологии. - "Итоги"), - это получить материю, которая теоретически может быть лишь в 50 раз прочнее обычной стали". Профессор Болонкин считает, что такие свойства не дадут ничего особенного, кроме определенного толчка в развитии. Куда интереснее заглянуть внутрь самих атомов.

Известно, что атом состоит из ядра и облака электронов. В свою очередь ядро содержит в себе протоны и нейтроны. Размеры их равны долям фемтометра, который в миллион раз меньше нанометра. Как раз из ядер и их составных частей Александр Болонкин и предлагает создавать материалы будущего. Проведя аналогию, физик назвал свою разработку фемтотехнологиями.

Не только размеры и желание придумать что-то новое двигало профессором. "Давно известно, что внутри атомного ядра господствуют силы, в миллионы раз большие, чем силы взаимодействия между атомами и молекулами", - рассказывает он. Исходя из этого, можно предположить, что материалы, составленные из таких частиц, также будут обладать свойствами, которые и не снились сегодняшней науке.

Чудо техники

АБ-материя, как ее назвал профессор-физик в честь самого себя по первым буквам имени и фамилии, будет обладать фантастической прочностью и твердостью - в миллионы раз выше, чем у нанотрубок, не говоря уже об обычных материалах. Помимо этого фемтоматериалы окажутся способны выдерживать гигант­ские температуры в миллионы градусов без изменения свойств и не пропускать тепло. Они будут полностью химически стабильны, не подвержены ни коррозии, ни усталости. Время их службы составит почти столько же, сколько может существовать наша вселенная. Более того, АБ-материя будет абсолютно непроницаемой для любых газов, жидкостей, твердых тел и даже радиации. При этом она еще может оставаться совершенно невидимой ни для человеческого глаза, ни для специальных приборов. Просто фантастика!

Но не зря Александр Болонкин назвал придуманную им чудо-материю именно материей. По его задумке фемтотехнологии дадут возможность производить из атомных ядер и их составных частей особые нити и сетки. Из них впоследствии, как из обычных ниток, будут сплетаться ткани или же склеиваться композитные материалы. Эти материалы, в свою очередь, можно будет применять в производстве любых изделий для машиностроения, авиации, космических кораблей. И сейчас есть достаточно прочные материалы, способные прекрасно выполнять требуемые функции, но от уникальных технологий следует ожидать соответственно и экстраординарных свойств. АБ-материя, чтобы стать востребованной, должна обладать возможностями, которые не могут дать человечеству все существующие ныне материалы. А такие возможности у нее, по утверждению Александра Болонкина, будут. Ученый уверен, что его разработка позволит создать, например, практически неиссякаемые хранилища и источники энергии. Так, автомобиль, имеющий вместо аккумулятора двухграммовый маховик, произведенный на основе фемтотехнологии, сможет весь срок эксплуатации проездить на одной зарядке. А самолет, оснащенный аналогичным маховиком весом всего лишь 100 граммов, все время службы отлетает без дозаправки. Космический корабль с фемтоагрегатом сможет не только взлетать в 10 тысяч раз быстрее, но и путешествовать до самых далеких планет, достигая при этом скорости, равной 0,1 скорости света.

 

Помимо всего прочего станет возможным производить микросхемы, в миллиарды раз меньшие нынешних чипов. Болонкин утверждает, что его идея позволит создавать электронные разумные существа, не уступающие по интеллекту человеку, но размером меньше микроба.

Молекулы в решете

И все же каким образом физик планирует достичь подобных поистине фантастических свойств материалов? При современном развитии науки и техники это кажется невозможным. Однако ученый утверждает, что его задумка может быть осуществлена в недалеком будущем. Физики давно научились расщеплять ядра атомов на протоны и нейтроны, разгонять частицы до неимоверных скоростей и сталкивать их. И потому чего-то сверхъестественного при изготовлении АБ-материи не потребуется. По идее профессора все должно происходить по схеме, подобной той, по которой сейчас производятся микросхемы, правда, с некоторыми оговорками. Ученый детально описал "Итогам" один из вариантов производства АБ-ниток и сеток: "В вакуумный контейнер нужно с одной стороны поместить экран, своеобразную матрицу, в которую с противоположной стороны будут стрелять протонные и нейтронные пушки. В свою очередь элементарные частицы станут дополнительно ускорять при помощи металлических сеток, на которые подадут необходимое напряжение. Оседая на матрице, протоны и нейтроны благодаря своей скорости смогут преодолеть электромагнитные силы, мешающие им сблизиться в обычных условиях. Подлетая друг к другу на минимальное расстояние, они сцепятся под воздействием ядерных сил, и уже мало что сможет их разъединить". При этом, как считает ученый, можно будет создавать материю любого вида, достаточно только поместить перед матрицей специальную маску, пропускающую частицы в нужных местах, а в остальных - задерживающую их.

От размера ячейки получившейся из АБ-материи сетки будет зависеть многое. Например, если производитель захочет создать материал, который сможет пропускать сквозь себя определенное вещество, то нужно сделать ячейку больше, чем молекула этого вещества. Так, мелкая рыбешка не застревает в сети, поставленной на более крупных сородичей, а проплывает сквозь нее. Единственное, что создаст преграду, - это нити, образующие сетку. Но в случае если толщину нити сделать меньше атома, такая нить не сможет препятствовать ничему, что попытается ее преодолеть. По сути, исследователь придумал, как проходить сквозь стену. На таком принципе, кстати, основано всем нам знакомое рентгеновское излучение, способное проникать через живые ткани. А чтобы фемтосетка стала преградой для всех веществ, ее ячейки следует сделать в 100 раз меньше атомов. Такой материал будет очень полезен при создании сверхпрочной брони, а также для защиты от радиации.

...В феврале Александр Болонкин сделал доклад на тему фемтотехнологий для своих коллег по Корнеллскому университету - одному из крупнейших и известнейших университетов США, входящих в элитную Лигу плюща. Физики признали идею, изложенную пока что только на бумаге, любопытной и спорной. Может даже показаться, что она не претендует ни на что, кроме как на очередной сюжет для научно-фантастического рассказа. Однако стоит вспомнить, что и наноидеи, впервые высказанные в 1959 году физиком Ричардом Фейнманом, долгое время считались несостоятельной теорией. Но факты говорят сами за себя. Может быть, подобная судьба ожидает и детище Александра Болонкина. К тому же примеры ядерной материи на сегодня известны. Более того, она существует в природе - на нейтронных звездах. Осталось только попытаться воссоздать ее на Земле и придавать ей нужную форму.

Маленькое но

Сергей Магницкий, доцент лаборатории фемтосекундной нанофотоники физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова:

- Если такую материю создадут, ее свойства будут невозможными для обычных материалов. Она должна быть на много порядков по прочности крепче, чем железо. При этом невидимая. Удивительно! Идея Александра Болонкина очень интересна. Он все хорошо продумал. Все должно работать по принципу термоядерного синтеза, наподобие водородной бомбы. Тем не менее само формирование АБ-материи вызывает серьезные сомнения. Создавать ее нужно из нуклонов (протонов и нейтронов). Но получается следующая вещь: известно, что в природе атомы тяжелых элементов, в которых около 100 нуклонов, очень нестабильны. Они быстро распадаются, едва успев образоваться. А американский коллега собирается делать материю из куда большего количества нуклонов. Их, по задумке, будет в невероятное количество раз больше. И неясно, как они смогут держаться вместе долгое время. Мне кажется, в АБ-материи должна быть такая же неустойчивость, как и в тяжелых атомах, то есть материя просто не станет формироваться. Это что касается практики. Кроме этого момента, все очень любопытно. Полезно идти вперед, пытаться фантазировать, что будет, если сделать так или этак. Сейчас такие разработки пока не ведутся нигде.