История золота

Мы продолжаем рассказывать о различных металлах, истории их применения и патентом аспекте. Разумеется, мы не могли обойти стороной золото. 

Обычно считают, что золото было первым металлом, с которым познакомился человек еще в эпоху каменного века благодаря его распространению в самородном состоянии. 

Особые свойства золота — тяжесть, блеск, неокисляемость, ковкость, тягучесть — объясняют, почему его стали использовать с самых древнейших времен главным образом для изготовления украшений и отчасти - оружия. Золотые предметы различного назначения найдены археологами в культурных слоях, относящихся к IV и даже V тысячелетию до н.э., т.е. к эпохе неолита. В III и II тысячелетиях до н. э. золото уже было широко распространено в Египте, Месопотамии, Индии, Китае, с глубокой древности оно было известно в качестве драгоценного металла народам американского и европейского континентов. Золото, из которого сделаны древнейшие украшения, нечисто, в нем содержатся значительные примеси серебра, меди и других металлов. Лишь в VI в. до н. э. в Египте появилось практически чистое золото (99,8%). 

Золото как драгоценный металл служило издавна меновым эквивалентом в торговле, в связи с чем возникли способы изготовления золотоподобных сплавов на основе меди. Эти способы получили широкое развитие и распространение и послужили основой возникновения алхимии. Главной целью алхимиков было найти способы превращения (трансмутации) неблагородных металлов в золото и серебро. Но это тема явно не для Хабра. 

Своеобразной алхимией в нынешнее время занимались разработчики электроники, всячески совершенствуя и придумывая новые микросхемы. И золото в этой деятельности играло отнюдь не последнюю роль. 

Добыча из недр

По данным Геологической службы США самые большие разведанные геологические запасы золота в мире, которые составляют 59000 тонн, находятся в Австралии и России. Также существенные запасы расположены в ЮАР, Китае, Индонезии, Канаде и других странах. 

Ежегодно в мире добывается из недр примерно 3000 тонн в год, а накопленное в мире за тысячелетия мировой истории количество золота у населения, в банках, храмах и кладах не поддаётся исчислению.

Лидерами свежей добычи являются Россия, Китай и Австралия (примерно по 300 тонн в год).

Патентный аспект

На портале Google.Patents указано 2802 документов по слову Gold по разделу «электричество «Н». Примерно половина всех патентов принадлежит 7 компаниям из различных сфер, начиная с производства дорогих часов и заканчивая промышленными конгломератами:

1. Egbert H Gold — 19,5%;

2. Bayer AG — 9,3%;

3. Schering Corporation — 7,9%;

4. Aerojet General Co. — 5,2%;

5. Gold Harold — 5,2%;

6. Schering Corp. — 3,9%;

7. Gold Heinrich — 3,7%;

Динамика патентования «электрического золота» в мире за 20 лет представлена на рисунке 1.

Рисунок 1: Динамика патентования «электрического золота» в мире за 2004-2023 гг., ед.

Не следует воспринимать график как истину в последней инстанции, поскольку многие патенты только слегка затрагивают электрический аспект золота, а сами, в сущности, посвящены сторонним увлечениям, например, подкраске раковых клеток в биохимии, электрохимическому получению катализаторов с присадками золота и т.п. Однако очевидна тенденция к снижению изобретательской активности. Возможно, это связано с конкурентами, например проводящими композициями на базе двумерных мерных веществ типа графена. О данных материалах мы уже писали на Хабре. 

В базе ФИПС на «золото» в разделе «Н» числится 161 патент РФ на изобретения, из которых только 58 действующие. Динамика патентования «электрического золота» представлена на рисунке 2.

Рисунок 2: Динамика патентования «электрического золота» в РФ за 2004-2023 гг., ед.

 В прямую противоположность общемировому тренду мы видим рост числа патентов по данной тематике в РФ. Их содержательный анализ за 5 последних лет показывает, что больше всего патентов на применение золота в электрических контактах силовых полупроводниковых модулей, фотодетекторах, ловушках Пауля, оптоволоконных сверхпроводниковых детекторах, в пьезодатчиках, в устройствах микроэлектроники СВЧ-диапазона, в топливных элементах, микросистемах анализа магнитного поля, источниках УФ-излучения для бактерицидных установок и др. 

Также замечены гетерогенные полупроводниковые структуры со слоями золота, например на подложке из нитрида галлия (про галлий см. наш материал на Хабре), лазеры на парах золота.

Патентовладельцем выступали: 

1. Промышленные предприятия такие как АО «НПО "Орион"» (Москва), АО «Российские космические системы» (Москва), АО «Микроволновые системы» (Москва) и т.д;

2. Фонд перспективных исследований;

3. Технические вузы (МИЭТ, МИФИ, МАИ, РХТУ им. Д.И. Менделеева, Уральский федеральный университет, СибГИУ, ЛЭТИ, ИТМО).

4. РАН (Институт физики металлов, Институт физики твёрдого тела, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» ). 

Из иностранцев только два: НУБУРУ, ИНК. (США) и Люкс Имидж Инк. (Канада).

Имеется несколько частных патентовладельцев.

Программ для ЭВМ по слову «золото» в РФ зарегистрировано 82 ед., в основном это использование математического метода золотого сечения. По электронике таких программ всего четыре: 

№2022667735 — программа для расчета эффективной диэлектрической проницаемости композитной среды, состоящей из диэлектрической матрицы с металлическими включениями (серебро, золото, медь); 

№2022615370 — программа для расчета теоретических значений усиления сигнала комбинационного рассеяния света вблизи многослойных сфероидальных наночастиц золота с кремнеземной оболочкой;

№2022668593 — программа для расчета теоретических параметров электрического поля вблизи нанозвезд золота в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн. Область применения программы — прогнозирование оптических процессов в области оптики и фотоники;

№2020665579 — программа для расчета теоретических значений усиления сигнала комбинационного рассеяния света для золотых наноструктурированных поверхностей.

Баз данных по золоту 35, по рудам, археологическим артефактам, биологическим материалам и всего одна(!) по электротехнике. Это №2023622913 — «База данных вольтамперных характеристик наноструктурированных катодных катализаторов (биметаллических и триметаллических) на основе платины, палладия с добавлением легирующих металлов золота, серебра и индия, и оксидов никеля и кобальта на углеродной и металлических основах для безмембранных щелочных спиртовых топливных элементов на основе двух несмешивающихся жидкостей».

Топологий интегральных схем в РФ по золоту 20 ед., например:

• №2024630035 — сверхвысокочастотная монолитная интегральная схема малошумящего усилителя для использования в системах Активных Фазированных Антенных Решеток (АФАР);

• №2023630145 — аттенюатор переключаемый сверхвысокочастотный, предназначенный для работы в диапазоне 4-18 ГГц и обеспечивающий вносимое ослабление 20 дБ при подаче внешнего сигнала управления;

• №2021630029 — топология интегральной схемы тестового кристалла для быстродействующих кремниевых полупроводниковых приборов и микросхем.

Перспективные исследования 

В базе научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ гражданского назначения числится 22 документа по золоту в электронике, в основном отчёты по НИР по грантам и диссертации.

Наше внимание привлекли сведения о начинаемых научно-исследовательских работах со сроками исполнения 2024-2026 годы. Так, Удмуртский Федеральный Исследовательский Центр Уральского Отделения Российской Академии Наук на грант в 108 млн рублей от Минобрнауки РФ начал работу «Влияние внешних воздействий на формирование и свойства наноструктур и поверхностных нанослоев переходных металлов, полупроводников и сплавов на их основе». 

Цель научного исследования — разработка подходов получения элементов биосовместимой неорганической электроники  на основе оксидов вентильных металлов, развитие методов исследования их функциональных свойств с использованием неразрушающих методик и подходов физики тонких пленок и приповерхностного состояния вещества, биосовместимости материалов. Планируется разработать методики получения оксидных структур вентильных металлов MeOx и образцы с cross-bar архитектурой ПС/MeOx/ПС (ПС — проводящий слой на основе углерода или золота) на их основе на поверхности различных подложек для перспективных приложений в биосовместимой электронике. 

Заключение 

Золото активно используется как надежный по коррозионной стойкости электропроводящий материал в различных устройствах микроэлектроники и электротехнике. В России оно находит практическое применение в специальных устройствах для космоса, атомной техники и микроэлектроники. Патентование изобретений, полезных моделей и топологий интегральных схем шло в 2004-2024 гг. по нарастающей.

Патентная ситуация в мире развивалась с противоположной тенденцией и отличалась существенным уменьшением изобретательской активности в данной области. Возможно, это связано с вытеснением золота из массовых гражданских секторов электроники и электротехники альтернативными по стоимости веществами и металлами, что объяснимо и вполне логично. Дешевым золото почти никогда не было за всю историю человечества. 

Полезное от Онлайн Патент:

1. Как получить господдержку для IT-компании?

2. Какие выгоды можно получит от регистрации программы для ЭВМ?

3. Как защитить базу данных клиентов?

4. Не только айтишники: какие компании могут внести свои программы в Реестр отечественного ПО?  

5. Руководство по товарным знакам в 2024 году.

Больше контента о сфере интеллектуальной собственности в нашем Telegram-канале