За академическими дверями

В слове «физтех» для ижевчанина скрыто какое-то таинство. Какие исследования проводят там? Какие открытия совершаются? Какие технологии разрабатываются? Приоткрыть завесу этой тайны хотелось, наверное, многим жителям Ижевска, проходящим мимо здания института на улице Кирова.

Нам довелось пройти в это здание и побывать в одной из лабораторий института, который сейчас является одним из структурных подразделений Удмуртского федерального исследовательского центра УрО РАН. «Отдел физики и химии поверхности. Лаборатория атомной структуры и анализа поверхности» - такая надпись на её двери.

С приставкой «нано»

Один из основных приборов этой лаборатории - сканирующий электронный микроскоп с разрешением один нанометр.
- Сейчас мы работаем с пористым оксидом алюминия, - рассказывает ведущий научный сотрудник института Ришат Валеев. - Он имеет своеобразную структуру, которую под обычным оптическим микроскопом не разглядеть. Поры его имеют диаметр 100-120 нано­метров. Это примерно в 500-1000 раз тоньше человеческого волоса.

Ришат Галеевич показывает образец мембраны, сделанной из этого материала. На неё нанесены золотые контакты, между которыми диэлектрическая прослойка. Ришат Валеев вместе со своим учеником Андреем Чукавиным пытаются использовать мембрану для анализа проходящих через поры мембраны веществ - газов или жидкостей. Каждое из веществ при прохождении через поры изменяет свойства (диэлектрическую проницаемость) мембраны, по которым можно определить характер вещества. Если же через поры проходит, например, смесь газов, то с помощью мембраны, как полагают ученые, можно определить ее состав.

- Это может применяться, например, в нефтегазовой промышленности, - поясняет Андрей Чукавин, - для исследований состава попутного газа, у которого много составляющих - метан, гелий, всякие загрязняющие примеси, сероводороды и так далее. Знать, из каких газов состоит смесь, очень важно. Этот вопрос надо изучать. И мы только в начале пути.

Проблема изучения состава смесей решается давно. Существуют различные способы её решения. Обычно для этого использовался метод газовой хроматографии с использованием очень дорогостоящего прибора - спектрометра. По мнению учёных, применение принципиально иного подхода к проблеме позволит более четко и полно определить тип веществ и состав смесей. Эта работа ведется совместно со специалистами факультета наук о материалах МГУ.

 Помимо мембран, пористый оксид алюминия можно использовать для синтеза различных наноструктур. Этому посвящена диссертационная работа Андрея Чукавина, которую он защитил в 2019 году. Говоря научным языком, работа Андрея Игоревича связана с формированием сульфоселенидных наноструктур в матрице пористого оксида алюминия. Это полупроводниковые наноструктуры, которые значительно изменяют оптические свойства. Это даёт возможность применять эти технологии как осветляющие покрытия, например в фотоаппаратах, что позволяет делать более чёткие снимки в ночное время.

- Применение этих покрытий с наночастицами, - рассказывает Андрей Чукавин, - позволяет расширить диапазон регистрируемого спектра или расширить длину волн при испускании света. Короче, это источники света, лампочки всевозможные, проще говоря. Светодиодные лампочки сейчас достаточно распространены, но мы занимаемся электролюминесцентными источниками света. Это структура типа конденсатора, только вместо диэлектрика используется полупроводник с наноструктурами.

Научная кооперация

Есть в УдмФИЦ одно очень интересное подразделение, которым, кстати, руководит Ришат Валеев. Это Центр коллективного пользования (ЦКП). В России таких центров порядка шестисот. В основном они сосредоточены в центрах - Москве, Санкт-Петербурге. В Удмуртии наиболее активно работает и развивается такой центр только в Физтехе. Главная задача ЦКП - дать возможность научным работникам воспользоваться парком научного оборудования для проведения исследований. Любой учёный из России или из-за рубежа может подать заявку на проведение исследований на определённом приборе с использованием определенной методики, которыми располагает центр.

Центры позволяют сконцентрировать о одном месте какие-то возможности или перераспределить эти возможности. В научных организациях есть необходимые приборы и оборудование, но бывает так, что предприятие хочет внедрить у себя какую-то новую продукцию и проводит для этого научно-исследовательские работы. Ему невыгодно для этого содержать целый научно-технический парк, который потом может и не понадобиться, поэтому оно размещает заказы на исследования в ЦКП.

Многие центры специализируются на определённой тематике. А Министерство образования и науки координирует эти процессы, чтобы заинтересованный исследователь, или организация могли выбрать необходимый центр под свои нужды. Бывает так, что в Ижевск, например, приехать ближе, чем в Москву.

- Как показала практика, - рассказывает Ришат Валеев, - порой необходимо провести комплекс исследований, и, когда к нам обращаются, мы можем предложить исследование не одним методом, а комплексом и получить более полную информацию о веществе... Специфика нашего центра - это физика и химия поверхности и объёма вещества. У нас сейчас 19 единиц разного оборудования. Мы можем проводить самые разнообразные исследования, начиная от механических свойств под воздействием сжатия или растяжения, заканчивая исследованием химического состава и структуры.

В конце прошлого года, к примеру, в центр обратились археологи, которым было необходимо исследовать найденные артефакты. Это были украшения, предметы быта, которыми люди пользовались лет 200-300 назад. Задача стояла исследовать состав материала, из которого были сделаны предметы, способ их изготовления, чтобы понять, откуда они были привезены или были изготовлены на территории Удмуртии. Кстати, появление в центре сканирующего электронного микроскопа позволило существенно ускорить проведение подобных анализов. Раньше при использовании рентгеновского фотоэлектронного спектрометра на исследование только одного образца тратилось минимум три часа. Это не считая расшифровки результатов и дополнительных исследований. Новый микроскоп исследует сразу порядка 20 объектов за 15-20 минут.

Давнне связи сложились у Центра с Воронежским государственным университетом. Там сейчас в рамках гранта Российского научного фонда ведутся исследования микроорганизмов с целью «заставить» их производить нужные вещества из ненужных. При помощи оборудования и методик ЦКП в Физтехе анализируется состав веществ, которыми учёные «кормили» бактерии, и состав продуктов метаболизма. В результате учёные хотят выявить, какие процессы в этих биологических объектах приводят к тому или иному химическому преобразованию.

К молодёжи с вниманием

В науку приходят разными путями. По-разному выбирают направления научной деятельности. В Физтех часто приходят ещё студентами на написание курсовых, дипломных работ. Ришат Валеев пришёл сюда в 1997 году. Готовил курсовые, защищал диплом. Первоначально тематика, которая его интересовала, была иной. Он занимался рентгеновской спектроскопией. Но потом, благодаря знакомству с коллегами из МГУ на одной из конференций, заинтересовался пористыми мембранами. Оказалось, что это «непаханое поле проблем» и для того, чтобы разбираться с ними, нужно было привлекать молодёжь.

В Физтехе для этого проводят экскурсии, приглашают студентов на практику. Порой привлекают их к реализации грантов, решая тем самым их материальные проблемы. Есть в УдмФИЦ и Совет молодых учёных, который некогда возглавлял Ришат Валеев, а теперь председателем Совета стал сотрудник Физтеха Андрей Чукавин.

-Должен еще сказать,- говорит Ришат Галеевич, - что практически всех, кто к нам приходит, мы стараемся обучить всем тем методам и работе на всех тех приборах, которые у нас есть. По крайней мере, вся наша молодёжь владеет как минимум тремя-четырьмя методами и приборами, которые есть в нашей лаборатории. А когда результаты получены, надо где-то о них рассказать. Для этого существуют научные семинары, конференции, в которых принимают участие как сложившиеся ученые, так и молодежь. С 2000 года Физико-техническим институтом, который потом влился в Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, проводится конференция молодых учёных всероссийского уровня. Были годы, когда к нам приезжали участники из Белоруссии и Казахстана.

В этом году конференция запланирована на октябрь.

#Годнауки,#УдмФИЦУрОРАН,#МинобрнаукиРФ

По материалам " Удмуртской Правды", автор: Игорь Егоров