Роман "Феномен Балаклавы" НАЧАЛО http://www.proza.ru/2014/06/26/668
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПЛАТФОРМЫ КУРЧАТОВСКОГО НБИК-ЦЕНТРА
Формирование новой технологической культуры, нацеленной в первую очередь на создание гибридных материалов и систем на их основе. Принципиально новое поколении антропоморфных систем бионического типа, воспроизводящих в конечном итоге конструкции живой природы – биоробототехнические системы. Для этого в Курчатовском НБИК-центре создали научно-технологическую платформу с условным названием «ГИБРИД».
В подразделении НБИК-центра под условным названием «гибридные приборы» работают специалисты, хорошо разбирающиеся в устройстве, эксплуатации приборов определенного типа и назначения (оптических, акустических и др.). Они создают техническое задание на проектируемый прибор или устройство. Следующее подразделение, также под условным названием «инженерно-технологический центр», имеет необходимые средства и технологии для практической реализации подготовленного техзадания. Но главная проблема при разработке «гибридного» материала и прибора связана с соединением технологических возможностей микроэлектроники с биоорганическими элементами – основой живой природы.
В рамках Курчатовского НБИК-центра было сформировано мощное подразделение нанобиотехнологий, которое включает в себя: генно-инженерную и иммунологическую лаборатории, лаборатории стволовых клеток и клеточных технологий и др. Важную связующую роль между биологией и микроэлектроникой играет кристаллографическое отделение, которое включает в себя синхротронно-нейтронный центр, комплекс для физико-химических, механических и других исследований различных материалов, кристаллизации белков, а «мостиком» между биологическим и кристаллографическим подразделениями служит созданная нами «белковая фабрика».
Рассмотрим схематично работу этой части НБИК-инфраструктуры. Например, мы хотим создать оптический сенсор, имитирующий глаз живого организма.
- Сегодня любой оптический прибор состоит из детектирующей части, как правило, кристаллической, обладающей определенным набором свойств, например спектральной чувствительностью, радиационной стойкостью и т.д., и считывающего устройства (интегральной схемы), которое обрабатывает сигнал (изображение), фиксируемое детектирующей частью. На первом этапе наша задача состоит в том, чтобы заменить эту детектирующую часть, как правило, неорганической природы, на материал биоорганического происхождения. Последовательность технологических операций может быть такова: для использования в качестве детектора конкретного фоточувствительного белка в первую очередь необходимо выделить ген, который клонирует этот определенный белок, и затем «вставить» этот ген в некую конструкцию (например E-coli - это кишечная палочки), для того чтобы экспрессировать (наработать) нужное количество этого белка. Затем наработанный белок проходит стадии различной обработки, очистки и т.д. и далее поступает в конечный сегмент белковой фабрики на кристаллизацию.
На этой стадии белок превращается в трехмерный (или двумерный) кристалл. При этом кристаллизация может проводиться как в лабораторных условиях, так и в условиях микрогравитации на космической станции. Затем атомную структуру полученного белкового кристалла расшифровывают с использованием синхротронного излучения , нейтронов и др.
Полученные данные обрабатываются с использованием суперкомпьютера – также части НБИК-инфраструктуры. Фоточувствительный белок с хорошо изученной структурой, свойствами и функциями необходимо соединить с твердотельной подложкой, которая в свою очередь должна быть превращена в некий прообраз электронной схемы. Это очень приблизительное, схематическое, но понятное описание использования НБИК-инфраструктуры для получения гибридных материалов и систем на их основе.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - http://www.proza.ru/2014/07/08/288
Научный анонс
© Copyright: Юрий Казаков, 2014
Свидетельство о публикации №214071900947
Свидетельство о публикации №214071900947
Рецензии
НБИКС-ТЕХНОЛОГИИ – ОСНОВА ПРИРОДОПОДОБНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ XXI ВЕКА
Возвращаясь к мировому кризису, связанному с конечностью используемых ресурсов, в первую очередь энергетических надо помннить, что устойчивое развитие цивилизации прежде всего связано с достаточным энергообеспечением.
Качество жизни в конечном итоге определяется количеством потребляемой энергии. Именно поэтому сегодня в мире самое пристальное внимание уделяется вопросам развития энергетики. Наряду с традиционной углеводородной энергетикой активно развиваются новые энерготехнологии, переживает ренессанс атомная энергетика, большинство развитых стран реализуют глобальный проект по созданию международного термоядерного реактора ИТЭР – прообраза энергетики будущего.
При этом большое внимание уделяется так называемым возобновляемым источникам энергии, среди которых особое место занимает солнечная энергетика.
Несмотря на то что возобновляемая солнечная энергетика технологически развивается уже многие десятилетия и эффективность солнечных элементов существенно выросла, все же солнечная энергетика так и не смогла стать мощным энергетическим ресурсом. Почему же солнечная энергетика до сих пор не может стать мощной, адекватной современности энерготехнологией? Природа использует и запасает солнечную энергию через процесс фотосинтеза. В солнечной энергетике мы моделируем этот природный процесс переработки солнечной энергии, но вместо недоступной пока для воспроизведения сложной биоорганической структуры зеленого листа используем модельную полупроводниковую структуру.
Но живая природа сама по себе – очень «экономный» пользователь энергии, она правильно самоорганизованна, и ей с лихвой хватает «маломощной энергетики фотосинтеза». В нашей современной жизни мы используем искусственно созданные нами машины и механизмы, потребляющие колоссальное количество энергии. Для их энергоснабжения в принципе не может хватить возможностей экономичных, «природоподобных» энерготехнологий.
Наряду с развитием и совершенствованием существующих технологий перед человечеством стоит сложная и амбициозная задача – создание принципиально новых технологий и систем использования энергии, то есть замена сегодняшнего конечного энергопотребителя системами, воспроизводящими объекты живой природы.
Сегодня уже очевидно, что это можно сделать, «запуская будущее» на базе конвергентных нано-, био-, инфо-, когно-, социогуманитарных (НБИКС) технологий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Bainbridge M.S., Roco M.C. // Managing nano-bio infocogno innovations: converging technologies in society. Springer. 2005.
Веркор, Коронель // «Квота или «Сторонники изобилия». М: Прогресс, 1970.
Ковальчук М.В. // Кристаллография на рубеже веков: итоги и перспективы. Кристаллография. № 44 (6). 1999.
Ковальчук М.В. // Органические наноматериалы, наноструктуры и нанодиагностика. Вестник Российской академии наук. № 73 (5). 2003.
Ковальчук М.В. // Нанотехнологии как новая технологическая революция. Индустрия наносистем и материалы. Сборник Министерства образования и науки РФ. 2008.
http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=221&d_no=38178
Юрий Казаков 20.07.2014 08:40 • Заявить о нарушении
Возвращаясь к мировому кризису, связанному с конечностью используемых ресурсов, в первую очередь энергетических надо помннить, что устойчивое развитие цивилизации прежде всего связано с достаточным энергообеспечением.
Качество жизни в конечном итоге определяется количеством потребляемой энергии. Именно поэтому сегодня в мире самое пристальное внимание уделяется вопросам развития энергетики. Наряду с традиционной углеводородной энергетикой активно развиваются новые энерготехнологии, переживает ренессанс атомная энергетика, большинство развитых стран реализуют глобальный проект по созданию международного термоядерного реактора ИТЭР – прообраза энергетики будущего.
При этом большое внимание уделяется так называемым возобновляемым источникам энергии, среди которых особое место занимает солнечная энергетика.
Несмотря на то что возобновляемая солнечная энергетика технологически развивается уже многие десятилетия и эффективность солнечных элементов существенно выросла, все же солнечная энергетика так и не смогла стать мощным энергетическим ресурсом. Почему же солнечная энергетика до сих пор не может стать мощной, адекватной современности энерготехнологией? Природа использует и запасает солнечную энергию через процесс фотосинтеза. В солнечной энергетике мы моделируем этот природный процесс переработки солнечной энергии, но вместо недоступной пока для воспроизведения сложной биоорганической структуры зеленого листа используем модельную полупроводниковую структуру.
Но живая природа сама по себе – очень «экономный» пользователь энергии, она правильно самоорганизованна, и ей с лихвой хватает «маломощной энергетики фотосинтеза». В нашей современной жизни мы используем искусственно созданные нами машины и механизмы, потребляющие колоссальное количество энергии. Для их энергоснабжения в принципе не может хватить возможностей экономичных, «природоподобных» энерготехнологий.
Наряду с развитием и совершенствованием существующих технологий перед человечеством стоит сложная и амбициозная задача – создание принципиально новых технологий и систем использования энергии, то есть замена сегодняшнего конечного энергопотребителя системами, воспроизводящими объекты живой природы.
Сегодня уже очевидно, что это можно сделать, «запуская будущее» на базе конвергентных нано-, био-, инфо-, когно-, социогуманитарных (НБИКС) технологий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Bainbridge M.S., Roco M.C. // Managing nano-bio infocogno innovations: converging technologies in society. Springer. 2005.
Веркор, Коронель // «Квота или «Сторонники изобилия». М: Прогресс, 1970.
Ковальчук М.В. // Кристаллография на рубеже веков: итоги и перспективы. Кристаллография. № 44 (6). 1999.
Ковальчук М.В. // Органические наноматериалы, наноструктуры и нанодиагностика. Вестник Российской академии наук. № 73 (5). 2003.
Ковальчук М.В. // Нанотехнологии как новая технологическая революция. Индустрия наносистем и материалы. Сборник Министерства образования и науки РФ. 2008.
http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=221&d_no=38178
Юрий Казаков 20.07.2014 08:40 • Заявить о нарушении