Похоже, наступает время, когда лидирующую роль в процессе познания, а также в создании материалов и структур с заданными свойствами будет играть не эксперимент, а компьютерное наиомоделирование
Полимеры отечественных разработок моделирования процессов и структур нанотехнологий
Директор Центра фотохимии РАН академик Михаил Алфимов полагает, что именно развитие работ в этой области определит будущее российской наноиндустрии.
- С помощью виртуальных моделей, - говорит он, - можно описывать реальную действительность, предсказывать, конструировать, производить расчет свойств материала без эксперимента. Опираясь на модель и прогноз, можно перебрать много вариантов - это дешевле и быстрее. Теория помогает сузить круг - вы рассчитываете, выбираете самое интересное и тогда только ставите прицельный эксперимент. Но на сегодня едва ли не все теоретические исследования, в том числе компьютерное моделирование, локализуются на отдельных уровнях. Очень мало работ, которые позволяют промоделировать всю структуру снизу доверху. А потребность в таком мультимасштабном моделировании существует.
Свою точку зрения Михаил Владимирович изложил в основном докладе на первой Всероссийской конференции "Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях", которая прошла в Московском инженерно-физическом институте (МИФИ) под эгидой Министерства образования и науки и РНЦ "Курчатовский институт".
В соответствии с программой конференции были рассмотрены следующие вопросы: методология многомасштабного моделирования и прототипирования процессов и структур в нанотехнологиях; алгоритмы и программы для моделирования в нанотехнологиях; компьютерное моделирование наноструктур, наноматериалов и устройств с заданными свойствами; компьютерное моделирование физико-химических процессов в нанотехнологиях.
Основные задачи моделирования структур и процессов нанотехнологий - это описание характеристик материала на атомарном и молекулярном уровне; прогнозирование поведения реальных систем, которые лежат за пределами современных возможностей эксперимента, а также создание полноценных систем быстрого прототипирования новых наносистем и материалов, построенных вокруг вычислительных моделей. Во многих случаях эти материалы и устройства должны иметь сложный состав и иерархическое строение (по типу русской матрешки), то есть они должны состоять из "вложенных" друг в друга субструктур, одной из которых как раз и будет наноструктура.
Когда же произойдет смена лидера - то есть когда компьютерное моделирование перестанет быть "помощником" эксперимента? Академик Алфимов считает, что это случится в тот момент, когда технологии позволят строить иерархические структуры по стратегии "снизу-вверх".
Уже сегодня есть примеры выстраивания иерархической цепочки: применяя мультимасштабное моделирование, ученые проектируют молекулы - прототипы будущих лекарств.
По общему мнению участников конференции, для более успешного продвижения вперед необходимо привлекать больше молодежи.
- Да, это занятие для молодых, - подтверждает ректор МИФИ Михаил Стриханов. - Сегодняшние студенты - компьютерное поколение. Мы подписали недавно соглашение с Курчатовским институтом о создании совместного образовательно-научного центра, и одним из его функциональных направлений станет наномоделирование.
