Программа о науке и высоких технологиях «Мозговой штурм». Выпуск «Нанотехнологии для жизни»

Участники телепередачи

— Вячеслав Быстрицкий, научный руководитель компании «Нейтронный технологии»
— Сергей Дудников, директор, научный руководитель компании «РСТ-Инвент»
— Олег Кузин, генеральный директор компании «Акрилан»
— Николай Толкачев, руководитель направления химической технологии научно-технического департамента РОСНАНО
— Анна Урманцева, ведущая телепередачи «Мозговой штурм» на телеканале ТВЦ

Ведущая: Здравствуйте. В эфире программа «Мозговой штурм», программа о науке и высоких технологиях. Мы довольно часто сталкиваемся с тем, что наши телезрители не знают что такое нанотехнологии. Но понимают, что это что-то такое невидимое, совсем маленькое. На самом деле и специалистам, как выясняется, довольно сложно дать четкое определение нанотехнологий. Поэтому на сегодняшний день в мире нет стандарта, описывающего что же это такое. В любом случае, речь идет о создании и идентификации объектов менее 100 нанометров, это срез человеческого волоса. В результате каких-то изменений, объект должен приобрести принципиально новые качества. Мы решили назвать эту программу «Нанотехнологии для жизни» и представить нашим телезрителям проекты, поддержанные российской компанией Роснано. А сейчас во всю работающие на улучшение нашего быта с помощью нанотехнологий. Я с радостью представляю наших гостей.

Гости: Вячеслав Михайлович Быстрицкий, научный руководитель компании «Нейтронный технологии», главный научный сотрудник Объединенного института ядерных исследований, доктор физико-математических наук. Проекты: детекторы взрывчатых, наркотических веществ на основе методов меченых нейтронов, город Дубна. Сергей Юрьевич Дудников, директор, научный руководитель компании РСТ-инвент, кандидат физико-математических наук. Проект: технология радиочастотной идентификации, город Санкт-Петербург. Олег Рудольфович Кузин, генеральный директор компании Акрилан. Проект: производство водных полимерных дисперсий, основа для изготовления красок, лаков, герметиков. Город Владимир. Николай Николаевич Толкачев, руководитель направления химической технологии научно-технического департамента Роснано, кандидат химических наук.

Ведущая: И сейчас нам бы хотелось представить нашим телезрителям первый проект. Детектирование взрывчатых, наркотических веществ на основе метода меченых нейтронов. Город Дубна.

Вот задачка для настоящих ученых, как узнать, что находится в сейфе не вскрывая его? Ответ таков: нужно найти что-то, проникающее сквозь крышку. В объединенном институте ядерных исследований знают что это. Такой проникающей способностью обладает быстрый нейтрон, однако, чтобы использовать быстрые нейтроны, нужно устройство, подобное солнцу. В природе такие процессы происходят внутри него. Ну или можно использовать ускоритель высотой с пятиэтажку. На то, чтобы сконструировать портативный генератор нейтронов, потребовались годы. Однако теперь они стоят на вокзалах и аэропортах.

Андрей Рогачев, сотрудник объединенного института ядерных исследований, кандидат физико-математических наук: Мы используем генераторы нейтронов, это источник нейтронов, откуда нейтроны разлетаются во все направления. Наша задача — уметь каждый вылетевший из нейтронов фактически помечать для того, чтобы знать, в какую сторону он вылетел.

Ведущая: Как происходит процедура досмотра в аэропортах? Сначала быстрый анализ содержимого с помощью рентгена. Вот, допустим, подозрительная область. Ее помечают с помощью лазера. Теперь в дело вступает нейтронный модуль, он испускает пучок помеченный нейтронов, которые могут не только определить вещество внутри закрытого контейнера, но и назвать его с точностью до вида.

Андрей Рогачев: Всю нашу область вот видно, что лазерными целеуказателями мы ее размечаем, мы размечаем на участки в поперечном сечении и можно сказать, в каком поперечном сечении произошло взаимодействие и на какой глубине. Тем самым анализируется состав.

Ведущая: Совсем недавно завершились испытания только что созданного нейтронного модуля для экономониторинга подводных объектов. В воде рентген не работает, а ситуации, которые нужно проанализировать потенциальную опасность закрытой бочки или давно упавшего снаряда. Множество. Именно для этого был создан подводный детектор, который испытывали в Хорватии.

Андрей Рогачев: Вся серия экспериментов закончилась так называемым слепым тестом. Когда для тестирования предоставляются некие металлические из толстого довольно-таки металла контейнеры, и нам не говорят о том, что находится внутри этих контейнеров. Было 100% попадание, то есть для всех, все контейнеры были верно определены, взрывчатые вещества, безопасные вещества.

Ведущая: Нейтронный модуль можно использовать и для обнаружения алмазов внутри пород. Можно просвечивать машины, можно заглядывать внутрь огромных контейнеров. Только вот обследование человека этим методом не разрешено. Слишком большое радиационное излучение. Поэтому все исследования должны быть автоматизированы.

Вячеслав Михайлович, что бы вы дополнили к нашему сюжету про нейтронные технологии?

Вячеслав Быстрицкий, научный руководитель компании Нейтронные технологии главный научный сотрудник Объединенного института ядерных исследований, доктор физико-математических наук: В чем преимущество. То, что мы знаем полную информацию о направлении движения этого нейтрона и о временных характеристиках. То есть, потому что есть сопутствующая частица — альфа-частица, это ядро гелия, которое вылетает вот по кинематике данной ядерной реакции вылетает в противоположное направление по отношению к нейтрону.

Ведущая: Давайте так. Можно так пояснить, если вы кидаете мячик, он отталкивается от какой-то стенки, летит в противоположном направлении, вы, собственно, измеряете это противоположное направление.

Вячеслав Быстрицкий: Нет, не так. Я кидаю мячик, а второй мячик одновременно с пусканием этого мячика, второй мячик я выпускаю в противоположном направлении первому мячику. То есть я уже регистрирую вот второй мячик вот этот, я знаю направление первого мячика. Потому что они, мы знаем, по свойствам они вылетают в противоположные стороны. Теперь, если я знаю расстояние от места откуда я спускал второй мячик и знаю время, когда он столкнулся с этой стеночкой этот второй мячик, и измеряю время появления сигнала от соударения первого мячика о преграду, я тогда знаю, зная энергию этого нейтрона, я ее знаю, по кинематике реакций, я тогда, зная вот этот интервал времени между стенкой первого и второго мячика, я определяю расстояние, пройденное первым мячиком до объекта. А теперь зная, какой элемент в этой станке от второго мячика сработал, я знаю координаты в плоскости Х и Y, но в перпендикулярной плоскости по направлению к первому мячику.

Ведущая: Понятно.

Вячеслав Быстрицкий: 3D информацию я знаю об объекте.

Ведущая: Местоположение. А состав вещества? А как же состав?

Вячеслав Быстрицкий: А состав, измеряя вот это излучение, и взаимодействие вот этого первого мячика с ядром неизвестного объекта, у меня возникает характеристическое излучение.

Ведущая: Можно ли представить, что вот этот мячик он отлетает в такую огромную таблицу и там прямо написано, там, марихуана, здесь написано гексоген.

Вячеслав Быстрицкий: Да, грубо говоря правильно вы мыслите. То есть в программе вот эти характерные спектры от гексогена, вот что у вас будет, мячик один с такой интенсивностью амплитуды, с такой, с такой. И вы сравниваете. Ага, вот эти амплитуды отскока от моего неопознанного неизвестного объекта совпадают с маской отскока для гексогена. И говорите, стоп, это гексоген.

Ведущая: Понятно.

Вячеслав Быстрицкий: Вот на таком простом языке можно.

Ведущая: Такую сложную штуку показать.

Вячеслав Быстрицкий: Да, сформулировать, объяснить вот такую вещь. То есть вы имеете в руках, вы имеете тот инструмент, который позволяет вам однозначно говорить что там за стеной?

Ведущая: Николай Николаевич, что скажите о методе и почему Роснано-то заинтересовалось этим проектом? Расскажите, пожалуйста.

Николай Толкачев, руководитель направления химической технологии научно-технического департамента Роснано, кандидат химических наук: С одной стороны, метод конечно интересный. И то, что мне кажется, одно из конкурентных преимуществ этого метода сейчас оказалось несколько скрыто, по сравнению с теми же самыми рентгеновскими аппаратами. То есть, если мы рассмотрим конструкцию рентгеновского аппарата, у нас есть источник рентгеновских лучей. Дальше должен быть объект, который мы изучаем, а потом детектор. То есть предполагает некую камеру, в которую то, что мы измеряем должно вместиться. Данный метод лишен этого недостатка. Здесь, так если говорить грубо, с терминологии мячиков, у нас детектор находится, источник находится с одной стороны, как вы видели, что позволяет им в частности, как это было в ролике, проводить, когда они проводили исследования подводных объектов, им не надо было помещать то, что они изучают в свой прибор, они сразу снаружи определили, сказали что там внутри с какого-то расстояния. И это конечно, является очень большим конкурентным преимуществом. То есть мы можем опять же, как это было сказано в ролике, изучать, что называется, что находится в контейнере, в сорокафутовом, то есть рентгеном это в принципе нельзя сделать. Не говоря уже естественно о том, что нам только покажет контраст плотности вещества внутри. Ну и конечно основное и самое большое конкурентное преимущество данной разработки, что мы получаем фактически химический состав брутто. Вы спрашиваете, как же определить что внутри. Фактически, сначала прибор надо научить, то есть ему надо сначала показать, вот как вы спрашивали, наркотическое вещество. И мы получаем некоторую картинку. Мы говорим прибору, что, прибор, теперь это наркотическое вещество ты знаешь, если где-нибудь такое увидишь, ты нам, пожалуйста, сообщи.

Ведущая: Олег Рудольфович, значит, вы изготавливаете водные полимерные дисперсии для красок? Правильно я назвала.

Олег Кузин, генеральный директор компании Акрилан: Да, но не только.

Ведущая: Расскажите, пожалуйста, что такое дисперсия нашим телезрителям. Почему они в красках нужны?

Олег Кузин: Без дисперсий нельзя сделать вообще краску на водной основе, имеется в виду. То есть мы делаем водные дисперсии полимеров, это основа для производства широкого спектра всей лакокрасочной продукции на водной основе. То есть основе дисперсии делают и грунтовки, и штукатурки, и герметики, и шпатлевки, все краски декоративные для внутренних, внешних работ. Если по природе говорить что такое вообще дисперсия и роль ее в краске, то это связующий элемент. Вот как раз наша дисперсия, ее добавляют в пропорциях от 10 до 25% в зависимости от потребностей и самого лакокрасочного материала. И именно наша дисперсия держит в своем составе все частицы пигментов, наполнителей, которые используются, отбеливатели, в лакокрасочном материале.

Ведущая: Что будет, если дисперсии не будет, не положите ее в краску?

Олег Кузин: Не будет краски.

Ведущая: Что же она расслоится? Будут куски какие-то, ошметки?

Олег Кузин: Да, да, будут просто частицы. Она даже не перемешается, не будет однородной массой, нельзя будет ее нанести на поверхность. То есть ее не будет в принципе.

Ведущая: То есть вы основа краски.

Олег Кузин: Да. Так и есть. То есть дисперсия это основа краски, водной краски. Поэтому без нее.

Ведущая: Чем они отличаются?

Олег Кузин: Если говорить о водных дисперсиях, то в принципе, дисперсии могут быть по своим характеристикам тоже разными. Самый главный параметр в дисперсиях это конечно стабильность и дисперсии поэтому выпускаются с регулируемой полимеризации. То есть у нам метод эмульсионной полимеризации и мы регулируем и размер частиц, и их характеристики, и дисперсии уже в самых частицах. То есть именно частицы дисперсии задают последующие характеристики будущей краски.

Ведущая: Это частицы чего? Частицы…

Олег Кузин: Это частицы полимера.

Ведущая: Полимера.

Олег Кузин: Да.

Ведущая: И значит они вот в нанообъеме, да?

Олег Кузин: Мы можем регулировать не только размер частиц, но и свойства.

Вячеслав Быстрицкий: А в среднем, какой это размер вот этих полимеров?

Олег Кузин: От 65 до 50 нанометров.

Вячеслав Быстрицкий: Нанометров. То есть здесь шесть на десять.

Ведущая: То есть меньше, чем срез человеческого волоса.

Олег Кузин: Да, конечно.

Ведущая: Очень, очень мелко.

Олег Кузин: Да.

Ведущая: Для чего так мелко нарезать частицы?

Олег Кузин: В некоторых, во-первых, для того, чтобы это как раз была связующая, которая могла держать все. По сути, это клей, который сдерживает в себе все составляющие. Но этот клей должен не склеить все, а удержать в своем составе. Но сам размер частиц важен в первую очередь, для качества покрытия, это долговечность покрытия. Кроме этого, очень важно то, что, допустим, если раньше только на органорастворимых продуктах, например, на лаках, органорастворимые лаки давали блеск при нанесении и покрытии. А для лаков блеск очень важен. То размер частиц он позволяет также добиться глянцевой пленки. Мы приближаемся и приближаемся к этой стадии все ближе и ближе, к тому, чтобы вытеснить полностью всю органорастворимую линейку, а это, естественно, совсем другие экологические параметры.

Ведущая: Так, то есть вы захватите мир и сделаете его экологически чистым.

Олег Кузин: Лучше, чище.

Ведущая: Николай Николаевич, ну вот давайте обсудим этот проект. Что в нем такого хорошего?

Николай Толкачев: Хороший, конкурентоспособный отечественный продукт производит проект. Вот как следовало из предыдущей дискуссии, действительно высокотехнологичный. Потому что здесь основные проблемы именно находятся в области технологии, действительно. Как сделать процесс воспроизводимый, чтобы все время изо дня в день из года в год, получать именно то, что заявлено в характеристиках продукта, вот то сложно, действительно. И связано это с (нрзб.) частиц. И этот параметр, размер частиц, действительно влияет на очень многие функции, уже потребительские такие как вязкость, например, то, что уже особенно важно конечному маляру, насколько там развести или не развести состав грунтовки, чтобы было удобно этим пользоваться.

Ведущая: Ведущие производители красок выбирают наши водные?

Николай Толкачев: Выбирают, конечно, да. Да.

Ведущая: Насколько?

Николай Толкачев: Очень конкурентоспособны продукт, причем конкурирует с западными аналогами абсолютно на одном уровне, качество не только не хуже, а по ряду параметров превосходит. Так что очень хороший проект.

Корреспондент: Последние 10 лет библиотеки всего мира массово переходят к RFID меткам. Знаменитая Ленинка переняла моду не так давно. И сейчас две системы используются совместно, но радиочастотная идентификация безусловный фаворит. Она проще, быстрее и надежнее. Технологии под ключ делает российская фирма РСТ-Инвент на собственном заводе в Ленинградской области.

Виталий Войцехович, руководитель по развитию бизнеса компании РСТ-Инвент: 193 только библиотеки были оснащены за прошлый год в Санкт-Петербурге, большое количество в Москве, также соответственно в других регионх страны.

Корреспондент: Посетители Ленинки сталкиваются с RFID уже при получении читательского билета. Сегодня эта процедура занимает считанные минуты. Сотрудники РГБ принимают заявку и печатают карточку на специальном принтере. Заветная метка уже внутри, остается внести ее уникальный код в систему и билет готов. Но главная польза от новой технологии — это возможность ускорить работу с огромными фондами библиотеки.

Андрей Демочкин, главный специалист отдела перспективных разработок управления функционирования и мониторинга клиентского сервиса российской государственной библиотеки: Это радиочастотные метки, они не активизируются в электромагнитном поле. Вот данный вид меток мы вклеиваем в книжки, в книги и тем самым обеспечиваем и безопасность и ускоряем процедуру книговыдачи с использования средств радиоидентификации.

Корреспондент: RFID приходит в Ленинку в больших рулонах. Сотрудники вклеивают метки в середину книги и проводят через сканер. Система запоминает позывные каждого издания, теперь их можно считать в любой точке библиотеки. Ноу-хао особенно полезно, когда имеешь дело с большим количеством корешков. В РГБ даже соорудили специальную тележку для инвентаризации. Антенна, встроенная в указку, позволяет узнавать фолианты даже не доставая их с полки. Считывать их способен и регистрировать несколько меток одновременно. В этом одно из главных преимуществ RFID перед штрих-кодом.

Андрей Демочкин: Сейчас пока идет работа по оснащению открытых фондов вроде центрального подсобного. Сейчас идут работы в других фондах. Но возможно в следующем году мы начнем работу в хранении.

Корреспондент: В будущем, радиочастотная идентификация позволит лучше изучить вкусы читателей. Сотрудники Ленинки смогут в режиме реального времени следить за тем, кто какие книги берет, как долго их читает и даже куда с ними уходит.

Сергей Дудников, директор, научный руководитель компании РСТ Инвент, кандидат физико-атематических наук: Давайте с самого начала, это умная метка , которая является, скажем так, технологией 21 века, умной заменой штрих-кода. Штрих-код это замечательная технология 20-го века, которая обеспечивала существенную прибавку производительности труда во всех отраслях, от производства до логистики и магазинов. Теперь они есть везде. Что такое штрих-код на бытовом языке? Собственно говоря, это технология, это фотоаппарат. Мы видим какую-то картинку, мы фотографируем, анализируем, и отправляем сигнал в управляющую систему. А что делать. Вот меня фотографируют, а я взял и отвернулся. А я взял лицо закрыл руками, а нам много, а мы в коробке сидим. Понимаете, дальнейшее повышение производительности труда и качества жизни доступно, если у тебя вот эти метки не читаются все вместе, независимо от ориентации и даже если они заблокированы, конечно не железным контейнером как у коллеги. Но хотя бы картонным ящиком. Вот таковы RFID метки. Применение технологии RFID дает прорывное преимущество тому, кто их дерзнул применить. В магазине это исчезновение очередей на кассе.

Ведущая: То есть один раз подносишь и все продукты сразу пикают?

Сергей Дудников: Да. Просто кладешь, так сказать, считывающее устройство в корзину с продуктами, вот как это было реализовано в магазине будущего, и оно все читает. Либо ты можешь в библиотечном фонде очень быстро проверить контроль все ли книги находятся в шкафу, и на своих ли местах они лежат. Ты можешь автоматически контролировать движение поездов, автобусов, контейнеров. Ты можешь автоматизировать производственную логистику, как это сделал АвтоВАЗ на своей главной конвейерной линии с нашими метками. Итак, теперь.

Ведущая: Подождите, секундочку. Одну секундочку, вы сказали и проверить, на каких местах лежат книги. А это как?

Сергей Дудников: Да. А тут история очень простая. Ты мощностью своего невидимого молоточка ты можешь управлять. Ты сначала берешь дальнобойный терминал, обмахиваешь весь шкаф, так, вроде все на месте. Или не все на месте. После этого ты берешь маломощную антенну, с меньшим размером, с меньшим коэффициентом усиления и уже как миноискателем проводишь по рядам, проверяешь правильность расстановки.

Ведущая: То есть все-таки правильность расстановки ты проверяешь, а не автоматически проверяет эта система.

Сергей Дудников: Конечно. Потому что дальнобойность метки это палка о двух концах. Если ты хочешь читать с трех метров, ты прочтешь, но ты не можешь знать, где точно все расположено. Потому что радиоволне все равно. То есть нужно использовать более слабые радиоволны для того, чтобы уже локализовать объект в пространстве.

Ведущая: Все понятно.

Николай Толкачев: Система может выдать сигнал то, что вы стояли на месте. То есть когда мы проводим по полкам, нам система может сказать, можно идти дальше проверять, либо нет, здесь надо еще разобраться. Вот это система может сделать.

Ведущая: Тогда в систему надо ввести вот эту вот последовательность.

Николай Толкачев: Да.

Сергей Дудников: Безусловно, это делается на этапе оклейки библиотечного фонда книгами, все это заносится в управляющую систему, а она уже знает что где должно лежать.

Ведущая: Давайте перейдем к слайдам.

Сергей Дудников: Вот первая метка, она совсем не похожа на нанометку, это самая большая из наших меток. Мы впервые в мире сумели применить микрополосковую антенну для RFID меток. Это узкая метка, которая размером с ручку, но у нее рекордная дальнобойность была и осталась.

Ведущая: Сколько?

Сергей Дудников: Порядка 20 метров. Она работает на любой скорости, но мы пробовали только до 300 километров в час, дальше ГАИ не разрешило разгоняться. Такие метки ездят на поезде Аллегро, они применяются в петербуржском метрополитене, они ездят на углевозах, на фурах пивоваренной компании Балтика, и так далее. Это пример, что мы делаем и маленькие метки. Вот на фоне карандаша, расположены три маленькие меточки такие в виде ромашки, черная точка это чип, а ромашка, это собственно антенна метки, тоже она работает для пломбировочно-запорных устройств на железной дороге. Чтобы злые враги не обворовали контейнер. Вот меточка разработана для маркировки лекарств. Лекарства у нас нужно не только прослеживать, не только повышать производительность труда, но еще есть важнейшая задача, это защита от подделок. И тут в отличие от штрих-кодов, которые может напечатать любой добрый человек на принтере, в чипе есть свой уникальный идентификатор, чип защищен от подделок. Еще один предмет готовой продукции, это похожая метка, но уже интегрированная в форме бирки ювелирного изделия. Переходим к библиотеке. Вот меточки библиотечные, тоже обращаю внимание, редуцированы (нрзб.) только немножко длиннее для того, чтобы метка стреляла метров на три, для чего это нужно? Для того, чтобы нельзя было украсть. Ты прячешь эту полоску внутри книги, и она срабатывает в проходе, оборудованного противокражной обычной системой. Вот так вот ее спрятали, и она, так сказать, дальше живет долго и счастливо 50 лет. Как это делается? На деньги Роснано мы построили не большой завод, вот это одна из машин. Первое, что надо сделать, вот у тебя есть пластина с чипами. Ты их распилил лазером, на пластине лежит 150 тысяч чипов, их нужно по одному снять манипуляторами и положить на антенну, приклеить. И вот эта машина так называемая чип-боинг машина, она это и делает.

Ведущая: Значит, давайте обратимся к Николаю Николаевичу. В чем для вас интерес к этому проекту? Для Роснано?

Николай Толкачев: Как и в двух предыдущих проектах, с одной стороны это коммерчески привлекательный проект. С другой стороны, относится также как и предыдущий к области нанотехнологий. Если так отвечать. То здесь нет большой разницы. Ну и потом, прекрасный отечественный производитель. Как опять же мы здесь слышали, замечательная продукция, которая востребована в совершенно разных секторах промышленности, в частности, упоминалась достаточно интересная разработка магазина будущего. Одним из краеугольных камней RFID метки, которые являются, то есть действительно, приходишь с полок набираешь товары, ставишь в сумку, подходишь к этому устройству, который считывает метки. Тебе показывают что ты выбрал. Фактически можно, даже там показано было, что привязать к кредитной карте, с которой сразу будут сняты деньги, по большому счету, достигаются во-первых, удобство, полное отсутствие очередей, с одной стороны. С другой стороны, и опять же с учетом, с развитием электронных денег, в принципе, можно придти в магазин, взять что хочешь. И уходишь.

Ведущая: Красиво.

Николай Толкачев: В любом случае, конечной целью является развитие промышленности через развитие инвестиционных коммерчески привлекательных бизнес-проектов. Потому что это по большому счету, это единственный путь, весь мир к этому идет. Опять же, есть примеры вполне успешных проектов, которые создали при поддержке Роснано.

Ведущая: На этом программа «Мозговой штурм» прощается с вами. До новых свершений.

Источник: Телеканал ТВЦ, программа «Мозговой штурм» , 17 декабря 2013