Приложение 3. ПРИМЕРНЫЕ ВИДЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ РАЗВИТИЯ НАНОИНДУСТРИИ
1. Фундаментальные исследования нанообъектов и наносистем направлены на получение новых, принципиально необходимых для разработки основ перспективных нанотехнологий, знаний о свойствах и поведении нанообъектов и наносистем.
Примерные направления работ: термодинамика и самоорганизация наносистем; физико-химия нанодисперсных веществ; механизмы и закономерности диффузионных процессов в наносистемах; кооперативные явления в наносистемах; кристаллография и кристаллохимия наноструктурных веществ; механические, физико-химические и иные свойства наноматериалов, в том числе, природного происхождения; коррозионная стойкость и совместимость наноматериалов; закономерности взаимодействия наноматериалов с водородом; закономерности поведения водорода в металлических наноматериалах; проблема водородного охрупчивания и гидридного разрушения металлических наноматериалов; механизмы, модели и критерии разрушения металлических конструкционных наноматериалов; стабильность наносистем, в том числе, в условиях механических, термических и радиационных воздействий; теоретические модели, объясняющие процессы формирования и прогнозирующие эволюцию нанообъектов и наносистем в условиях внешних воздействий; каталитическая и сорбционная способность веществ при переходе к наноструктурным состояниям; физико-химические принципы разработки наноматериалов, наноструктурных пленок и покрытий с заданными свойствами и характеристиками; математическое моделирование нанообъектов и наносистем; моделирование процессов формирования наноструктур и наноматериалов; физико-химия нановеществ в биологических системах; квантовые свойства твердотельных наносистем, механизмы молекулярной и супрамолекулярной сборки базовых элементов наноустройств; физико-химические основы молекулярной сборки наноматериалов, в том числе, для каталитических приложений; новые классы металлических, полимерных, керамических и композиционных нановеществ с улучшенными физико-химическими свойствами и уникальным их сочетанием; фундаментальные основы технологий получения нанокластеров металлов с фрактальной поверхностью, изучение их физико-химических, в том числе, каталитических свойств; физико-химическая природа морфологического многообразия наноструктур; механизмы формирования наночастиц; коллективные явления и электронный транспорт в низкоразмерных проводниках и наноструктурах; явления и системы для направленного транспорта биологически активных веществ в клетки; фундаментальные основы технологий мехатроники; квантовые основы наномеханики.
2. Разработка наноматериалов включает: разработку новых технологий создания и применения конструкционных и функциональных наноматериалов, в том числе наночастиц, нанотрубок и нановолокон, нанодисперсий (коллоидов), нанокристаллов и нанокластеров, наноструктурных пленок и покрытий; изучение и прогнозирование их свойств; целенаправленную разработку наноматериалов с заданными свойствами и характеристиками.
Примерные направления работ: наноматериалы с особыми физическими и механическими свойствами для сверхпрочных и сверхлегких конструкций; высокопрочные, хладо- и коррозионностойкие наноструктурные стали для магистральных нефтегазопроводов высокого давления; аморфные материалы с высокими демпфирующими свойствами; наноматериалы с особой устойчивостью к экстремальным внешним воздействиям для термически-, химически- и радиационностойких конструкций; наноматериалы с низким коэффициентом термического расширения; наноструктурные углеродные конструкционные материалы; наноматериалы для высокоэффективной сепарации и избирательного катализа; наноматериалы для накопления и хранения водорода в транспортных системах; биологически совместимые наноматериалы для имплантантов; магнитные металлические наноматериалы; аморфные металлические сплавы для использования в качестве припоев; антифрикционные износостойкие наноструктурные покрытия; наноструктурные краски и покрытия, придающие изделиям новые потребительские или специальные свойства; многослойные кремниевые наноструктуры для электронных приборов; наномодифицированные ткани с терморегулирующими, маскирующими, влагоотталкивающими, антисептическими и другими специфическими свойствами; наноматериалы для электронных и фотонных информационных систем; наноматериалы с особыми магнитными свойствами; наноматериалы для высокотемпературных сверхпроводящих проводов и кабелей; наноструктурные электротехнические материалы; нанопористые материалы с выраженными мембранно-ситовыми свойствами; наноматериалы для генерации, преобразования и хранения энергии; наноматериалы с низкой эффективной отражающей или сверхвысокой поглощающей способностью в СВЧ и оптическом диапазонах; наночастицы для антибактериального применения; биоразрушаемые химикаты для питания растений и их защиты от насекомых, улучшения генофонда животных и растений; наноматериалы для доставки генетических конструкций в клетки и повышения эффективности клеточной и генно-модифицированной терапии; наноэмульсии для герметизации и уплотнения; наноразмерные стабилизаторы и модификаторы для полимерных покрытий, эластомерных и смазочных композиций; нанокристаллические высокоемкие конденсаторные порошки; наноматериалы, обладающие "интеллектуальными" свойствами, включая адаптивность, ассоциативность, память; наноструктурные материалы для средств бронезащиты; специальные пиротехнические и раздражающие составы для органов охраны правопорядка.
3. Разработка функциональных наносистем включает: разработку новых технологий создания и применения наносистем, в том числе, с использованием наноматериалов; изучение и прогнозирование свойств наносистем; целенаправленную разработку наносистем с заданными свойствами и характеристиками.
Примерные направления работ: наноразмерные зондовые элементы для бесконтактной сверхлокальной высокочувствительной регистрации теплового поля, электромагнитного, оптического и акустического излучений; наноустройства для накопления, хранения и преобразования энергии; наноустройства для накопления и хранения водорода; нанохимические компоненты (сорбенты, катализаторы, насосы, реакторы) для высокоэффективной очистки, избирательного синтеза и атомно-молекулярной инженерии; микро- и наноинструмент для атомно-молекулярной инженерии; наноэлектронные компоненты (элементная база) сверхмощных сверхскоростных систем генерации, хранения, передачи и обработки данных; нанооптические компоненты систем сверхскоростной "сверхплотной" высокопомехозащищенной передачи и обработки информации; наноразмерные элементы конструкций микроэлектромеханических систем (МЭМС); наноструктурированные микропроцессоры; компьютерные нейросети; запоминающие устройства с мультитерабитными емкостями; наноэлементы и приборы с использованием квантовых эффектов; гетероструктуры с сегнетоэлектрическими нанокристаллами; наноэлектронные компоненты для датчиков регистрирующих и анализирующих устройств; наносенсоры и наноэлектроника, в том числе, для аэронавтики и исследования космического пространства; элементы приборов контроля систем ядерной защиты и нераспространения ядерного оружия; элементы фильтрационных установок на основе наноструктурных пористых металлов и сплавов для атомной, аэрокосмической, медицинской, биологической, пищевой, химической и электронной промышленности; высокоэффективные сверхминиатюрные источники энергии; элементы приборов для высокоточного экспресс-анализа пищевых продуктов, распознавания отравляющих, взрывчатых, наркотических веществ, регистрации биометрических показателей человека и животных; комплексные высокочистые вакцины, быстро адаптируемые к мутируемым вирусам; тест-системы на основе биочипов для диагностики туберкулеза, ВИЧ, гепатитов B и C, сердечно-сосудистых и онкозаболеваний; транспортные системы на основе фосфолипидных мицелл; генетические конструкции в стволовых клетках для восстановительной терапии и регенерации тканей человека; нанокатализаторы для снижения нежелательных выбросов из двигателей внутреннего сгорания; сверхмощные полупроводниковые лазерные матрицы; структуры на основе сверхтонких слоев диэлектриков и магнитных материалов для наноэлектроники и спинтроники; элементы реакторов для переработки легкого углеводородного сырья с применением нанопористых материалов; сверхпроводящие наноструктурные провода и кабели; наноструктурные электротехнические провода, сочетающие высокую прочность и электропроводность.
4. Разработка нанотехнологий.
Примерные направления работ: нанотехнологии для механической и корпускулярной обработки материалов; плазменные нанотехнологии создания наноструктур, нанотрубок и покрытий; новые технологии нанесения пленок и покрытий, объемного и поверхностного наноструктурирования металлических материалов; физико-химические нанотехнологии, основанные на атомно-молекулярной химической сборке и самосборке неорганических и органических веществ; зондовые и пучковые нанотехнологии, обеспечивающие синтез материалов с точностью до моноатомных слоев; технологии получения многослойных кремниевых бездислокационных наноструктур для электронных приборов; наноразмерные локальные процессы нанесения, удаления и модификации вещества; биомедицинские и биоветеринарные нанотехнологии для сверхлокальной избирательной диагностики; нанотехнологии, обеспечивающие транспорт лекарств к ранее недостижимым участкам организма; нанотехнологии для тестирования ДНК; нанотехнологии создания энергетических установок на портативных топливных элементах; нанотехнологии обработки и передачи информации; нанотехнологии создания аккумуляторных и демпфирующих устройств; нанотехнологии для вооружения и военной техники; технологии изготовления оптических зеркал на основе наноструктурированных порошков кремния и его химических соединений; технологии применения углеродных нанотрубок, в том числе, для опреснения морской воды; нанотехнологии, направленные на мониторинг и улучшение состояния окружающей среды; нанотехнологии и наноматериалы в сельском хозяйстве; нанотехнологии для защиты от подделки документов и валюты; нанобиосенсорные технологии в лечении и профилактике гематологической и иммунологической патологии; лазерная корреляционная спектроскопия для диагностики и разработки новых методов лечения онкологических заболеваний; технологии оценки индивидуальной предрасположенности к развитию онкологии.
5. Производство нанотехнологической продукции.
Примерные направления работ: наноструктурные металлы и сплавы, керамики и полимеры; изделия из наноматериалов различного типа; микросхемы на элементной базе наноэлектроники; интеллектуальные сенсоры и сети для контроля техногенно опасных объектов, транспортных средств, жилищ, поиска взрывчатых и токсичных веществ, регистрации биометрических показателей человека и животных; микро и наночипы для биомедицинской и ветеринарной диагностики, массовой диспансеризации населения, охраны окружающей среды; средства управления и связи, включая средства глобальной и локальной навигации, малогабаритные приемопередающие цифровые устройства; средства паспортно-визового контроля; миниатюрные робототехнические системы; лекарственные и диагностические препараты, включая лекарства - рекомбинантные конструкции для лечения внутриклеточных инфекций - противораковые и противоинфекционные генно-терапевтические средства, лишенные токсических эффектов, характерных для обычных противовирусных и цитостатических препаратов; лекарства на основе фуллеренов для лечения вирусных инфекций; безопасные синтетические вакцины и компактизированные антитела ("наноантитела") с повышенной эффективностью; противоопухолевые препараты нового поколения на основе углеродных нанотрубок; высокоэффективные сверхминиатюрные источники энергии; нанокатализаторы и нанофильтры для нефтегазовой, атомной, фармацевтической и парфюмерной промышленности; отечественное технологическое и контрольно-диагностическое оборудование нового поколения на основе сверхвысоковакуумных, нанозондовых и нанолитографических систем, прецизионных средств формирования и измерения наноразмерных объектов и величин; экологически чистые и износостойкие шины для автомобилей; мощные полупроводниковые лазеры на основе наноразмерных гетероструктур, твердотельные и оптоволоконные лазеры с диодной накачкой; особо высокопрочный крепеж для железнодорожного, авиационного и автомобильного транспорта; аморфные припои на основе тугоплавких металлов; высокотемпературные сверхпроводящие наноструктурные провода и кабели для атомной и термоядерной энергетики; наноструктурные электротехнические провода, сочетающие высокую прочность и электропроводность; приборы с применением наноматериалов для высокоточного экспресс-анализа пищевых продуктов и определения наличия нарковеществ; многофункциональные фильтрационные установки на основе наноструктурных пористых металлов и сплавов для атомной, аэрокосмической, медицинской, биологической, пищевой, химической и электронной промышленности; тест-системы для диагностики туберкулеза, ВИЧ, гепатитов B и C, сердечно-сосудистых и онкозаболеваний; медицинское оборудование, в том числе, для производства тест-систем и биочипов, аппаратно-программные комплексы для импульсной терапии с возможностью объективизации состояния пациента; внутрикостные имплантанты с титановыми и биактивными нанокерамическими покрытиями; реакторы для переработки легкого углеводородного сырья с применением нанопористых материалов; технические средства индикации высокотоксичных химических веществ и особо опасных патогенов; ультра- и нанодисперсные кристаллические окислители и взрывчатые вещества, энергонасыщенные системы на их основе; технологические комплексы для производства микросхем и нанодатчиков с топологическими нормами до 50 нм, в том числе, на базе технологии нанолитографии; средства производства СВЧ-техники.
6. Метрология и стандартизация определяют в сфере наноиндустрии единую терминологию, регламентируют методики проведения измерений и испытаний, устанавливают критерии соответствия, качества и безопасности нанообъектов, наноматериалов и иной нанотехнологической продукции.
Примерные направления работ: физические основы нанометрологии; методы и инструменты измерений свойств и характеристик нанообъектов и наноматериалов; экспресс-методы регистрации электрических, оптических, магнитных, акустических и других полей наноразмерных объектов; измерительные комплексы для контроля электрофизических, оптических и цветовых характеристик полупроводниковых светоизлучающих структур и приборов; сверхвысоковакуумные комплексы, зондовые нанолаборатории, сканирующие зондовые микроскопы для исследования наноматериалов и наноинженерии; методики оценки безопасности производства и использования нанотехнологической продукции, включая электронную технику, строительные материалы, пищевые продукты, биологически активные пищевые добавки, парфюмерно-косметическую продукцию, медицинские препараты; разработка и совершенствование системы эталонных мер, тест-объектов и стандартных образцов состава, структуры и свойств нанообъектов и наносистем, а также унифицированных методик испытаний, поверки и калибровки средств измерений; создание нормативно-методической базы, регулирующей вопросы обеспечения безопасности производства и применения нанотехнологической продукции, гармонизация этой базы с требованиями международных стандартов; разработка системы оценки и подтверждения соответствия нанообъектов и наноматериалов международным стандартам; создание комплексов неразрушающей диагностики и контроля качества нанотехнологических изделий; проведение токсикологических исследований, охватывающих стадии получения, использования и утилизации наноматериалов и иной нанотехнологической продукции; разработка стандартов безопасности производства наноматериалов и иной нанотехнологической продукции для окружающей среды (ОБУВ и ПДК для воды водоемов, атмосферного воздуха); создание и организация ведения регистра наночастиц и наноматериалов в рамках "Федерального регистра потенциально опасных химических и биологических веществ".
7. Влияние нанотехнологий на социальные изменения в обществе.
Примерные направления работ: исследование влияния нанотехнологий на экономику, занятость и другие социальные аспекты; формирование кадровой информационно-аналитической системы наноиндустрии, включая систему мониторинга кадрового потенциала, развитие содержания образования с учетом требований кадрового обеспечения наноиндустрии, развитие отечественной и международной мобильности научных, педагогических, инженерных кадров, аспирантов и студентов, развитие информационной инфраструктуры подготовки научно-педагогических кадров с целью расширения доступа к информации по нанотехнологиям, привлечение молодежи в сферу науки и инноваций с ориентацией на нанотехнологии.