Увидеть атом - это не проблема

Компания «Нанотехнология-МДТ» - один из мировых лидеров в области производства оборудования для исследований в области нанотехнологий. Еще в конце 80-х годов основатель и генеральный директор компании Виктор Быков понял, что дальнейшее развитие микроэлектроники потребует создания особых приборов, которых на тот момент не существовало. Именно это умение смотреть вперед и интуиция ученого позволили ему создать успешный бизнес. Сейчас на оборудовании компании работают в более чем 500 научных лабораториях по всему миру.

В России в группу компаний входят «Нанотехнология МДТ» (головное предприятие), «Инструменты нанотехнологий» и «Нанотехнология Санкт-Петербург». Филиалы в других странах - NT-MDT Service & Logistic(Ирландия), NT-MDT Europe BV (Нидерланды), NT-MDT America Inc. (США) и NT-MDT Shanghai (Китай). Главная миссия компании - вывести российское научное приборостроение на лидирующие позиции мирового рынка.

В конце 80-х гг. прошлого века основатель и генеральный директор компании «Нанотехнология-МДТ» (NT-MDT) Виктор Быков работал в Институте Физических проблем им. П.Л.Капицы РАН (г. Зеленоград). На тот момент он занимался передовыми разработками в области проводников. Именно тогда Виктор Быков понял, что будущее за молекулярной электроникой. «Идея фикс того времени - сделать всю микроэлектронику все меньше, меньше и меньше. Предел такой минимизации - это молекула, то есть электроника, собранная с точностью до молекул. Тогда это было еще технически неосуществимо, но наука была заточена под решение этой задачи», - рассказал руководитель службы маркетинга Денис Андреюк. По его словам, на тот момент были технологии, как делать молекулярные монослои с точечными примесями в буквально несколько атомов, но чтобы делать изделия, нужно было уметь контролировать весь процесс. «Видеть с атомарной точностью тогда не умели. Поэтому самым интересным направлением в создании новых инструментов на тот момент стала сканирующая туннельная микроскопия, которая как раз и позволяла проводить измерения и манипуляции с точностью до отдельных атомов», - сказал он. Промышленно такие приборы не производили, и ученые делали их самостоятельно для своих нужд в лабораториях. Первой компанией, которая стала производить в коммерческих целях и продавать сканирующие тоннельные микроскопы, стала американская компания Digital Instruments.

В России не стали отставать от своих американских коллег. Официальным «днем рождения» компании «Нанотехнология-МДТ» считается 1990 год. Тогда был создана установка для формирования мономолекулярных пленок по технологии Лэнгмюр-Блоджетт, ставшая первой продукцией «Нанотехнология-MDT». Зарегистрирована компания официально была три года спустя. В 1993 году была выпущена на рынок модель STM-4 (сканирующий тоннельный микроскоп). Сканирующие зондовые микроскопы позволяют исследовать свойства поверхности в масштабе нанометров и визуализировать и количественно измерять свойства микроскопически малых объектов.

В начале девяностых годов в России царила разруха, поэтому продукция компании была востребована исключительно за рубежом. Первые установки были проданы в Италии. Но уже на тот момент руководитель компании Виктор Быков понимал, что необходимо дальше создавать инструменты, которые позволят в перспективе проводить и контролировать нанотехнологические исследования, что это самый перспективный путь для развития компании.

Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ, англ. SPM - Scanning Probe Microscope) - класс микроскопов для получения изображения поверхности и ее локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трехмерное изображение поверхности с высоким разрешением. Сканирующий зондовый микроскоп в современном виде изобретен Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером в 1981 году. За это изобретение они были удостоены Нобелевской премии по физике за 1986 год. Виды СЗМ: сканирующий атомно-силовой микроскоп, сканирующий туннельный микроскоп и ближнепольный оптический микроскоп.

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ, англ. STM - scanning tunneling microscope) - вариант сканирующего зондового микроскопа, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением. В СТМ острая металлическая игла подводится к образцу на расстояние нескольких ангстрем. При подаче на иглу относительно образца небольшого потенциала возникает туннельный ток. Величина этого тока экспоненциально зависит от расстояния образец-игла. В процессе сканирования игла движется вдоль образца, туннельный ток поддерживается стабильным за счёт действия обратной связи, и удлинение следящей системы меняется в зависимости от топографии поверхности. Такие изменения фиксируются, и на их основе строится карта высот.

Атомно-силовой микроскоп (АСМ, англ. AFM - atomic-force microscope) - сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии зонда кантилевера с поверхностью исследуемого образца. Обычно под взаимодействием понимается притяжение или отталкивание зонда кантилевера, вызванное силами Ван-дер Ваальса. При использовании специальных кантилеверов можно изучать электрические и магнитные свойства поверхности. В отличие от сканирующего туннельного микроскопа, с помощью АСМ можно исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности. Кроме того, АСМ способен измерять рельеф образца, погружённого в жидкость, что позволяет работать с органическими молекулами, включая ДНК. Пространственное разрешение атомно-силового микроскопа зависит от радиуса кривизны кончика зонда. Разрешение достигает атомарного по вертикали и существенно превышает его по горизонтали.*

В 1995 был создан модельный ряд Солвер (сканирующие зондовые микроскопы широкого профиля) и на рынке появилась первая модель Солвер P47. Всего было разработано и произведено более 20 моделей СЗМ, которые установлены более чем в 1500 лабораториях по всему миру. «К 2006-2007 году соотношение продукции продаваемой за рубежом и в России достигло пропорции 50% на 50%», - рассказал Денис Андреюк. Сейчас компания с долей в 14% занимает второе место в мире по производству сканирующих зондовых микроскопов. Для сравнения в 2004-2005 гг. эта цифра составляла 7%, а в 2008 г. - 10%. «За последний год мы сделали неплохой рывок вперед. Но затем начался кризис. Стоит учитывать, что у нас «долгий бизнес», то есть стадия от переговоров до получения средств по контракту около 9 месяцев», - отметил Денис Андреюк. По его словам, в первом квартале 2009 года продажи по сравнению с 2008 г. были в 10 раз хуже, ко второму кварталу - в 5 раз, а к концу года удалось выйти на показатели докризисного уровня 2007 года, когда годовой оборот составил 1,5 млн. рублей. «Сейчас по итогам двух месяцев ситуация лучше, чем в прошлом году. Но все равно полного восстановления рынка мы пока не наблюдаем», - отмечает он.

При этом руководитель службы маркетинга подчеркнул, что кризис компания пережила без сокращений и снижений зарплат в отличие от своих американских коллег. «Наши клиенты - это исключительно научные организации. Если конкретнее те профессора, которые принимают решения о покупке той или иной техники. Естественно, что сейчас многие научные проекты «заморожены». Особенно в России. В мире сейчас более позитивные тенденции наметились. Во многом благодаря этому нам удалось закрыть прошлый год более-менее удачно, не снижая оборотов», - пояснил Денис Андреюк. Благую роль кризиса он видит в том, что в компании прошел ряд реорганизаций, позволивших повысить эффективность работы.

На российском рынке «Нанотехнология-MDT» занимает лидирующие позиции - прямых отечественных конкурентов у них нет. Конкурировать компании приходится на международном рынке. «В России мы делаем десятки продаж, иностранцы - единицы. Правда, учитывая, что стоимость одного контракта может достигать несколько десятков тысяч долларов, даже единичные продажи позволяют компании оставаться на российском рынке», - отметил Денис Андреюк. Всего в мире подобные приборы делают 30 фирм. Причем, оборудование, которое «Нанотехнология-MDT» относится к классу high end, то есть к премиум-сегменту. «Наше оборудование одно из самых дорогих в мире, потому что оно очень качественное», - говорит Денис Андреюк.

Особую гордость компании составляю две главные «легенды», к которым относят комплекс Нанофаб (фаб – от английского слова fabrication-производство), созданный в 2006 году. Сверхвысоковакуумный научно-технологический комплекс Нанофаб предназначен для разработки и создания элементов наноэлектроники, а также для проведения фундаментальных исследований в этой области. Такие приборы, например, есть в Российском научном центре «Курчатовский институт» и Южном федеральном университете. Стоимость такого комплекса составляет 300 млн. рублей.

НаноФаб способен в полностью автоматическом режиме подвергать один и тот же образец разного рода воздействиям. В принципе на таком оборудовании можно делать вполне конкретные продукты - суперкомпактные микросхемы для электроники, элементы высокоемких аккумуляторных батарей, сверхминиатюрные датчики. Например, в ЮФУ были разработаны технологии для изготовления свехминиатюрного, сверхбыстрого и сверхчувствительного датчика газового состава, искусственного аналога «собачьего носа».

Специфика состоит в том, что единичные образцы такой продукции или даже мелкие серии, выпускать экономически неоправданно. Поэтому НаноФабы от НТ-МДТ - это не фабрика для наноэлектроники. Это полигон для разработки технологий наноэлектроники. Затем эти технологии нужно масштабировать в крупносерийное производство (уже на другом оборудовании) и в этом случае, все новейшие достижения смогут принести коммерческую отдачу. Но если не иметь отечественных инструментов для создания промышленных технологий, то в Россия будет обречена на использование импортных, причем «не первой свежести».

Еще один известный проект компании - обучающий комплекс для преподавания основ нанотехнологии Наноэдьюкатор(Nanoeducator), созданный в 2003 году. «Грубо говоря, это модель простого зондового микроскопа, который трудно сломать и с которым легко работать», - рассказал он. Этот продукт в компании массово производят с 2008 года, после того, как выиграли тендер на госзаказ и теперь поставляют Наноэдьюкатор в физико-математические школы и ВУЗы России. Только в прошлом 2009 м году 96 российских школ получили такие учебно-научные комплексы. Для сравнения, за рубежом работают около 50 таких классов, и это, в основном, лаборатории для студентов университетов. «Помню, как меня в 4-ом классе поразил вид кожицы лука под микроскопом, а сейчас у школьников и студентов есть возможность увидеть атом! Понятно, что у нового поколения уже по-другому устроены мозги», - говорит Денис Андреюк.

Такое массовое внедрение новых подходов к преподаванию и те темпы, которыми идет переоснащение школьных и ВУЗовских учебных лабораторий - это совершенно уникальный российский проект. Ни в одной стране мира аналогов ему нет. Но все это, безусловно, требует дополнительных усилий, направленных на преподавателей - их обучения и методической поддержки и т.д. «В мае мы планируем провести конференцию при поддержке Курчатовского института, чтобы те преподаватели, которые успешно используют Наноэдьюкатор, могли бы поделиться своим опытом с коллегами», - отмечает Денис Андреюк.

Генеральный директор компании «Нанотехнология-МДТ» (NT-MDT) Виктор Быков рассказал ОПОРЕ-КРЕДИТ о том, что он думает об инновационном производстве в России и о тех принципах, которые позволили ему создать успешный бизнес в этой области.

«Мы уже много лет реализуем два принципа, которые позволяют нам, во-первых, развиваться, в смысле создавать новые образцы оборудования, все более совершенные и все более сложные, и, во-вторых, удерживать мировое лидерство в том, что касается скорости разработок и темпов их внедрения в серийное производство.

Первый принцип - использовать возможности всей мировой экономики. Мы постоянно ищем наилучшие технические решения и стараемся использовать их в своих разработках. Прежде всего, речь идет о комплектующих - они должны быть самого высокого качества, с самыми лучшими характеристиками. Только в этом случае наш конечный продукт - тот или иной образец оборудования - сможет эффективно конкурировать с лучшими зарубежными аналогами (причем, не по цене, а по возможностям).

Второй принцип - принцип системной интеграции. В России сохранилось очень много коллективов и научных групп, в которых до сих пор высок потенциал для создания инноваций. Но сами по себе эти инновации никому не нужны. Для того чтобы их использовать, кто-то должен задать вектор для новых разработок, указать направление, в котором разработки можно будет интегрировать в конечный продукт, востребованный рынком. В нашем случае такой продукт - научное оборудование. У нас огромная сеть кооперации внутри России, мы размещаем заказы на разработки, формируем техзадание. И гарантируем, что работа людей будет оплачена. Мы можем это гарантировать, потому что наша продукция уже продается, разработки сделают ее лучше, мощнее, конкурентоспособнее, но сейчас наши приборы уже хорошие и наше нынешнее присутствие на рынке - это своего рода страховка для всех, кто с нами сотрудничает.

Важно, что первый принцип не противоречит второму. Например, мы закупаем многие узлы в Германии. Мы так делаем, потому что немцы являются лидерами по этим узлам - у них дешево, хорошие характеристики и очень надежно. Но то, как расположить эти узлы, как интегрировать новые блоки в нашу конструкцию - это делают российские разработчики. В России сохранилась уникальная инженерная школа и оригинальность конструкторских решений - это залог успеха нашего оборудования. Наши разработчики могут «выжать» из тех же комплектующих гораздо больше, чем западные. В итоге суммарные возможности прибора оказываются существенно выше.

И еще важный момент - ответственность перед конечным потребителем. В России много талантливых ученых. Но очень немногие ученые готовы заниматься даже серийным производством своих разработок, не говоря уже о ремонте и сервисной поддержке. Если компания выступает системным интегратором, то она берет на себя ответственность перед покупателем не только за технические характеристики и возможности. Она отвечает за поддержку, обновление, обучение новых специалистов. У нас более 40 партнеров по всему миру, у которых мы покупаем материалы, комплектующие или услуги. Но человек, который работает на приборе с логотипом НТ-МДТ, обращается к официальному представителю НТ-МДТ в своем регионе и он гарантировано получит помощь. Мы отвечаем за качество конечного продукта и это очень важно для покупателя в любой стране».

* В справочных материалах использованы данные Википедии

Обозреватель ОПОРЫ-КРЕДИТ Ольга Монина