2011. május: portré, innováció, nanotechnológia, mikroszkópia, anyagtudomány, tudomány, egyetem, elektronika, ipari automatizálás, közlekedés, urbanisztika, agrárium, zöldkörnyezet, paragrafus, jegyzet
2011. május 1.

Szerző:
Szegedi Imre

A „nano támogatásnál” többet érdemel a nanotechnológia

Ha Európa nem jut el az integráció jelenleginél sokkal magasabb fokára, akkor a nanotechnológia terén is lemarad. Hiába a jó gondolat, ha lassúak vagyunk a végrehajtásban. Egy évtized alatt nagyon sok ötletet láttam kontinentális szinten az Európai Unió Nano- és az Anyagok Programbizottságának tagjaként, de ezek közül nagyon kevés termék került ki a laboratóriumokból. Hazánknak viszont ezen a területen van büszkélkednivalója, mert működik néhány sikeres kis- és középvállalkozás éppen e szakterületen, állítja Gyulai József akadémikus, az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetének korábbi vezetője, akit véleménye kifejtésére kértünk.


Az elmúlt évtizedek egyik tudományos újdonsága a nanotechnológia. Valóban újdonságról beszélhetünk?
– A nanotechnológia az a tudomány, illetve technológia, melynek termékei, eszközei 100 nanométer alatti méretűek, s emiatt különleges tulajdonságúak, különleges feladatokat lehet velük elvégezni. Hogy könnyebben el tudjuk képzelni: a hajszál vastagságának a százezred részét, a baktériumok átmérőjének mintegy szá­zad­­részét jelenti a nano mérettartomány. Ma a tudományban – beleértve a rokon-, illetve a perifériáján működőket, például a biotechnológiát is – talán a nanotechnológia a leggyorsabban fejlődő tudományág. Ám ez nem csupán a nagyon apró dolgok gyártásáról szól, hanem olyan technológia is, amely atomi méretekben „dolgozik”, valamint atomokkal és molekulákkal építkezik. A nanotechnológiának a közelmúltban rengeteg ága fejlődött ki, nem kis mértékben azért, mert „nanotechnológiai kutatás” címszóval sikeresen lehetett pályázati pénzekhez jutni. Ma már nagyon sok kutató a nanovilág felől közelít a témájához.

Nanocső

A nanotudomány tényleg az anyagtudományból fejlődött ki?
– A technológiák általában két alaptípusba sorolhatók. Az egyiket „lebontónak” nevezhetjük. Ilyen volt az őskori pattintott kőszerszám előállítása, a legújabb korban pedig az esztergálás az egyik közismert példa a lebontó tevékenységre. Az „építkező” technológiáknál a folyamat fordított: a kívánatos anyagszerkezetet igen kis egységenként, akár atomokként lehet felépíteni. Erre példa a modern technológiák köréből: a legkisebb termékektől a legnagyobbakig, a rétegbevonatok előállítása. Lényegében hasonló a folyamat a természet „építkezéséhez”, amikor a növényi élet a Nap energiájának közvetlen hatására „létrejön”, növekszik, virágot bont, termést hoz. A nanotechnológiának ez az „építkező” technológia a lényege.

Mikor indult hódító útjára ez a tudományág?
Richard Feynman Nobel-díjas amerikai fizikus fogalmazta meg az 1950-es évek második felében a miniatürizálás építkező programját: technikai eszközeink egyre kisebb méretben is elkészíthetők. A zseniális Feynman megjósolta azt az irányt, amely bő évtizeddel később – a hatvanas évek végén, a hetvenes évek elején – a mikroelektronikában indult meg. Ebből a korszakból származik a máig érvényes „Moore-törvény”, amelyet 1965-ben egy fiatal mérnök,

Chip

Gordon Moore fogalmazott meg. Ennek lényege: az integrált áramkörök komplexitása hatványfüggvényként növekszik, a költségek csökkenése mellett. Ez az inkább gazdasági, semmint műszaki törvénynek tartott megfigyelés kényszerítette a félvezetőgyártó iparágat a mikroprocesszor és egyéb olyan integrált áramkör megalkotására, amelyek által – legújabban: az elmúlt egy-két évtizedben – létrejöhetett a személyi számítógép, az internet, a mobiltelefonok vagy a valóságot közelítő szimulációk, videojátékok, s amely mára, az automatizálás fő elemévé válva, minden modern termék „szívét-lelkét” alkotja, piaci sikerét megalapozza. Moore később pontosított: azt állította, hogy a chipek egységnyi felületén lévő tranzisztorok száma hozzávetőlegesen kétévente duplázódik majd. Amellett, hogy előre jelezte a chip komplexitásának növekedését – amit az egy komputer-chipen található tranzisztorok számával mérnek –, a Moore-törvény a költségek csökkentését is előre vetíti. Mivel egyre több intelligencia zsúfolható a szilícium alapú alkatrészekbe, egyre növekszik a rendszer műszaki-tudományos teljesítménye, képessége, ezért az exponenciálisan csökkenő gyártási költség mellett a megbízhatóság is hasonló növekedést mutat. A mai komplex eszközök – nevezzük az egyszerűség kedvéért mikroprocesszoroknak – már szinte mindent képesek működtetni: a különféle járművek vezérlésétől kezdve a játékokon, a közlekedési lámpákon át az űrtechnikai berendezésekig alkalmazhatóak, sőt: nélkülözhetetlenek. Azt Moore sem gondolhatta az 1970-es években, hogy a „törvénye” 2020-ban is érvényes lesz. Egyébként a miniatürizálás az informatikából indult, majd meghódította a többi tudományterületet.

Grafén

Milyen hatással van a nanotechnológia napjaink tudományára?
– A nanotechnológia munkájuk, szemléletük újragondolására késztette a kutatókat. Ennek hatására gyökeresen megváltozik például századunk biológiája. A 21. század biológiája jobban hasonlít majd a 20. század fizikájára, kémiájára és informatikájára, mint a 20. század biológiájára. Ezzel nem leminősítem a megelőző századok biológiáját, hiszen nagyon fontos adatgyűjtő, a jelenségeket felderítő időszak volt az a jó két évszázad, de az a gondolkodásmód, amely az élettelen tudományokból átkerül a ma biológiájába, rendkívül fontos dolog. Nemcsak módszereinknek az élővilágban való alkalmazásaira gondolok, amelyek például a gyógyászat, a gyógyító diagnosztika eszközeiként akár mindennaposnak nevezhetők, hanem a fizikusi-kémikusi-mérnöki „mélyre ásó” gondolkodás térhódítását is várom az élettudomány legújabb kérdéseinek megválaszolásában.

A világon hol a legerősebb ez a tudományág?
– Az Egyesült Államok időben felkarolta a nanotechnológiát, hatalmas erőket mozgatott és mozgat meg ma is azért, hogy ez a tudományág minden segítséget megkapjon. Európa még nem tudta felvenni ezt a tempót, noha van sok kitűnő, sőt több Nobel-díjat érő eredménye. Pénzt is ad az ilyen kutatásokra az Európai Unió, de nem érzem a vén kontinensen az átütő erőt. Örömmel hallom, hogy 2020-ra mi leszünk a vezércsapat. Én „tapsikolnék”, mint a „jázminok”, ha ez bekövetkezne, hogy József Attila szép költői képével éljek. De aggódom: azon az európai uniós tanácskozáson is részt vettem, amelyen ugyanezt a célt 2010-re fogalmaztuk meg, ám nem teljesült. A különbség vélhetően a produktivitás, a vállalkozói szabadság különbségén múlik. Évekig dolgoztam észak-amerikai intézetekben, majd több évet nyugat-európai intézetekben. Összehasonlíthatatlanul jobb volt a hatékonyságom a tengerentúlon. Európában több fékezőerő – például a tekintélytisztelet – gátolja egy fiatal kutató gyors döntéseit. Európa előtt jár Japán is, de egyre jelentősebb eredményeket ér el Dél-Korea és Kína. Az amerikai Cornell Egyetemen az 1980-as években együtt dolgoztam egy Sanghajból odakerült kínai kutatóval. Az ötleteket talán általában én „dobtam be”, de azokat ő úgy tudta megvalósítani, ahogyan én sohasem tudtam volna. Azt látom a jó megoldásnak, hogy keressük meg azokat a módszereket, amelyek egymás mellé állítanak bennünket, és nem – mint az gyakran hallható – akár egy nem-igazán-fair versenyre hivatkozunk. Hogy mire gondolok pontosabban? Az én pályám is bizonyítja, hogy minden egyes nemzet az anyanyelve által dominált módon közelít egy-egy tudományos kérdéshez. Úgy érzem, ez lehet a magyar tudomány csúcson vagy csúcs közelében való maradásának kulcsa, biztosítéka is. Ezt kellene „szimbiotizálnunk”, ahogy eddig az amerikaival, az európaival sikerült, úgy most a keleti gondolkodással. Valahogy úgy, ahogy munkatársakként, Lian-sun Hung és én tettük annak idején, miközben életre szóló barátságot is kötöttünk. A tudományos kapcsolat lényege a bizalom.

Nincs túl jó véleménnyel Európáról…
– Ezt ne értse így. Éppen az előző okfejtésemben emeltem ki az anyanyelvünk kulcsszerepét. Hazánk Európában van, az Európai Unió tagja, én pedig itthon dolgozva mondom mindezt. Ahogy mondják: érte haragszom, nem ellene… Ha azonban Európa nem jut el az integrációnak, azaz egy fair verseny által generált szinergizmusnak a jelenleginél sokkal magasabb fokára, akkor folytatódik a kontinens relatív lemaradása. Ez nem jelenti azt, hogy mindennek be kell hódolnunk. Nem, de nem szabad üldözöttnek sem éreznünk magunkat, mert igenis jók vagyunk, s ezt ennek tudatában kell – ha kell – a világ tudtára adnunk. Hiába a jó gondolat, ha lassúak vagyunk a végrehajtásban.

Grafén

Európában hol van a magyar nanotechnológia helye?
– Elfogadom, hogy a magyar ipar 90-95 százalékban követő ipar, mindig is az volt. Az ország gazdasági helyzetét alapvetően ennek a gazdasági ágnak kell rendbe hoznia. Kell új vagy újra létrehozott hazai, a magyar érdeket „előnyítő” ipar, ám ha ennek érdekében nem az újdonságokat hozó 5-10 százaléknyi innovatív tevékenységet részesítjük előnyben, a megfelelő oktatást is beleértve, akkor öt év múlva talán még követő iparunk sem lesz. Már fiatal koromban, az 1970-es években is volt olyan nézet, hogy felesleges a hazai kutatásra áldozni, majd megvesszük a szükséges licenceket, ami akkor, az embargó Prokrusztész-ágyában még naivabb álom volt. Műszaki tudás nélkül azonban ma sem tudnánk mit kezdeni a licencekkel. Jövőnk szempontjából súlyos hiba volt a felsőfokú végzettségű műszaki értelmiség relatív súlyának, létszámának csökkenését nemcsak elszenvedni, hanem szinte segíteni, az elmúlt időszak hibás súlypontjainak megalkotásával, bevezetésével. A technikusi réteg elsorvasztásához vezető oktatási rendszer is legalább olyan káros volt. Mindennek következtében napjainkban nehéz az ipartelepítés is. Hiba, hogy a legjobbak nem mérnöknek és természettudományos végzettségű szakembernek készülnek, hanem a divatszakmákat s ezzel esetleg az állástalanságot választják.

A legkatasztrofálisabb azonban a hamarosan kritikussá váló tanárhiány a természettudományos területeken. Egy fiatal szakmai érdeklődése általában tizenéves korában alakul ki, annak megfelelően, hogy milyen tárgyból van jó tanára. Ezen a téren sürgős lépésekre van szükség, jó példa lehet az, hogy Nagy-Britanniában – mintegy tíz éve – duplájára emelték a fizikatanárok fizetését. Ez csak az egyik oldala az éremnek: a tanári pálya presztízsét – mint vezető értelmiségét – vissza kell állítani. Jómagam is tanítottam pár évet a hódmezővásárhelyi Bethlen Gábor Gimnáziumban, mielőtt főhivatású kutató lettem. De ezeket az éveimet – benne több tehetséges fiatal elindítását – az életem nagy értelmének, nagy értékének tartom ma is.

Euronanoforum 2011
A május 30. és június 1. között Budapesten megrendezésre kerülő Euronanoforum 2011 elnevezésű nemzetközi konferencián 800 résztvevőre számítunk, akik európai országokból, az Egyesült Államokból, Kanadából, Kínából, Japánból, sőt Ausztráliából is érkeznek – tájékoztatta az Innotéka magazint Mokry Zsuzsa, a Nemzeti Innovációs Hivatal (NIH) főosztályvezetője.

Az Európai Bizottsággal (EB) közösen rendezett konferencia tradicionálisan kutatásorientált rendezvény, melynek kulcsüzenete: az európai kutatási térség erősítése – a nanotudományoktól a nanotechnológiákig, illetve ezek alkalmazásáig – az európai ipar, ennek részeként pedig az innováció erősítése érdekében.

Az Euronanoforum arra is jó alkalom, hogy a magyar eredményeket is megismertethessék, hiszen több magyar kutató is szerepel a rangos előadók között.
A plenáris és szekció-előadások, sőt egy ipari résztvevőkkel tartott panelszekció, valamint partnertalálkozók és események szintén a kutatók és az ipar kapcsolatát, együttműködését célozzák. A rendezvényen hangsúlyt kap a nanotechnológia szerepe az Európai Unió 2020 innovációs stratégiájában, az európai nanotechnológiai stratégia akciótervének új változata, valamint a következő, a nyolcadik európai kutatási keretprogram várható támogatásai a nanotechnológia területein.

Az EB kezdeményezése volt, hogy idén – a magyar elnökség ideje alatt – legyen az Euronanoforum konferencia, melynek megrendezésére pályázni kellett. A pályázat nyerteseként a NIH a projekt koordinátora, ám együttműködik az EB-vel és a Spinverse finn partnerrel készíti elő, szervezi és rendezi a konferenciát, amelyet számos jelentős, a témakörhöz kapcsolódó esemény kísér.

Mokry Zsuzsa szerint az elmúlt években a hazai kutatás-fejlesztési pályázati rendszerek – az innovációs, valamint a strukturális alap pályázatai – adtak lehetőséget nanotechnológiai projektek beadására. Jelenleg több ilyen fut az alapok támogatásával, emellett az Európai FP 7 keretprogram részeként támogatott, európai konzorciumaiban is vannak magyar kutatószervezetek. Ugyanakkor nincs Magyarországon célzottan a nanokutatásokat és -technológiákat erősítő, azok hasznosítására orientáló, összefogott támogatási program, amely jelentősen növelné ezen a rohamosan fejlődő területen a kutatócsoportok eredményességét, a kutatási eredmények vállalkozásokban való alkalmazását, erősítené a partnerkapcsolatokat, a kutatások hasznosítását a magyar gazdaságban.

A rendezvényhez társul egy erre az alkalomra, a magyar eredmények bemutatására létrehozott Nanocsodák című kiállítás a Csodák Palotájában. A tervek szerint ez vándorkiállítás lesz, amely országszerte megismerteti a korszerű technológiákat, s elfogadtatásukat is elősegíti. Ennek során közelebbi kapcsolatba kerülhetnek fiatalok és idősebbek ahhoz, hogy számukra is kiderüljön: mi a nanotechnológia lényege, mi a szerepe, hatása a társadalomban és mindennapi életünkben.

Nanotechnológiáról beszélünk, de lé­tezik már ilyen, vagy még a nanotudo­mány próbálkozásánál tartunk?
– Nanotechnológiáról én akkor beszélnék, ha a készülő termék minősíthetően megbízható, ha annyira megbízható, mint például a számítástechnikai termékek. A nano­me­di­cina ma még nagyon messze van attól a kritériumrendszertől, amelyet a gyógyszeripar önmagával szemben támasztott, kidolgozott és megkövetel. Mire gondolok? A modellként is tekintett élővilág esetében működő „minőségbiztosítás” a természetes kiválasztódás, ám ennek időigénye százezer években, évmilliókban mérhető. Ez viszont az emberi termelés számára kezelhetetlen időskála. Gyorsított megoldást kell találnunk a nanotermékek minőség-ellenőrzésére. Én megkülönböztetem a ma domináns nanotudományt a majdani és nagyon várt nanotechnológiától.

Eddig mit tudott, mit tud felmutatni a hazai nanotudomány?
– Az MTA Központi Kémiai Kutatóintézetében a nanoszerkezetű festékek és a korrózió tanulmányozásával értek el jelentős eredményeket. Az MTA SZTAKI-ban a mesterséges látásra koncentráló munka fontos momentum a képfeldolgozás modellezésében. A Semmelweis Egyetemen is nagyszerű eredményekről tudok. Kiváló kutatók dolgoznak a szegedi, a debreceni, a miskolci és a veszprémi egyetemen, az utóbbiak közös tanszéket is szerveztek az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetével (MFAK), ahol az ország egyetlen komoly nanotechnológiai infrastruktúrája található. Miskolcon működik a Bay Zoltán Nanotechnológiai Kutatóintézet.

A grafén
A grafitot már régóta ismeri és használja az emberiség, a grafén pedig nem más, mint egyetlen atomvastagságú grafitréteg. A grafénnel kapcsolatos első kutatások 2004-ben indultak el, amikor Angliában dolgozó orosz kutatóknak először sikerült grafitból grafénlapokat előállítani és izolálni – ezért a felfedezésért kapta meg a 2010-es fizikai Nobel-díjat Andre Geim és Konstantin Novoselov. Ezt követően a grafén nagyon gyorsan a nanotechnológiai kutatások középpontjába került, mivel különleges elektronszerkezete miatt többen is felvetették, hogy felválthatja az integrált áramkörök gyártásában jelenleg egyeduralkodó szilíciumot.

A grafén szerkezete

A hazai pályázati rendszer támogatja a nanotudományokat?
– Most, reméljük átmeneti s már csak rövid időre, de elzárták a pénzcsapokat. A korábbi időben csurrant-cseppent ennek a területnek is, még ha panaszra is kellett mennünk, hogy az egyik pályázati rendszer bírálói nem ismerték fel a grafénkutatási tervünk jelentőségét. Reméljük, hogy az új Nemzeti Innovációs Hivatal is látja és értékeli a nanotechnológia fontosságát, és a pénzforrásokat kezelő Nemzeti Fejlesztési Ügynökség anyagilag is segíti a megfelelő nívójú pályázatokat. Ha nem kapna pénzt ez a terület, akkor ezt is elérné a hazai tudományra leselkedő veszély: innen is külföldre mennek majd a tehetséges fiatalok.

A hazai finanszírozásnak biztosítania kell a felfedező kutatásra szánható összeget, s ki kell választania néhány olyan alkalmazási területet, amelyen a legjobbak közé kerülhetünk. El kell fogadni, hogy ha „csak” minden tizedik hazai kutatási eredményből lesz termékszint közeli produktum, amelyeknek csak töredéke lehet tényleges piaci siker, már az is nagyszerű arány, hiszen megfelel a fejlett országok átlagának. Fontosnak tartom a honosítónak nevezhető kutatások finanszírozását is olyan témákban, ahol a jó időben való bekapcsolódás akár hazai felfedezéseknek, sőt alkalmazásoknak az esélyét kínálja. Ilyenre friss, jó példa az MFAK-ban a grafénkutatások vagy a cink-oxid nanoszerkezetek kutatásának elindítása, ilyennek köszönhettem én is az ionimplantáció félvezető alkalmazásainak megindítására kapott megbízásomat 1970-ben...

Mit várjunk s mit ne várjunk a nano­tudo­mányoktól?
– A nanotechnológia jelentősége nem kisebb, mint hogy nagy szerepet kaphat a mai tudomány legfontosabb missziójának teljesüléséhez, annak kimunkálásához, hogy miként tud 6-10 milliárd ember a földgolyón létezni úgy, hogy méltó emberi élet mellett a természet is a lehető legkisebb károkat szenvedje el. Ennek kulcsa a reciklizáció minél tökéletesebb megvalósítása. A nanotechnoló­gia a különféle érzékelők, nanoméretű beavatkozók, az orvosi alkalmazások, különleges „intelligens” anyagok, illetve a napelemeknél is áttörést hozó megoldások révén válik hajtóerővé a szemünk előtt. Hiszek a nanotechnológiává váló nanotudományban, mert az emberiség egyik paradigmaváltó előremutató innováció­járól van szó.•
Interjúnk a nanotechnológia jelenét és jövőjét bemutató sorozat első része. Következő lapszámainkban a kémiai, az orvosi nanotechnológia lehetőségeiről és a nanotechnológiai termékek megbízhatóságáról kérdezzük a hazai szakértőket.

 
Innotéka