Молодежь и наука

На междисциплинарных полях

Четвертый раз собираются в Дубне на Высшие курсы по современным методам исследований наносистем и материалов молодые ученые, аспиранты и студенты из стран СНГ. С 10 по 23 июля в Объединенном институте ядерных исследований и в НИЦ "Курчатовский институт" принимали участников практически из всех стран Содружества.

НАЧИНАЯ с 2008 года 60 слушателей приезжают в Москву и Дубну, чтобы ознакомиться с последними достижениями и междисциплинарными подходами в области исследования наносистем и материалов, обучиться методам проведения экспериментов по рассеянию синхротронного излучения и нейтронов, получить опыт участия в научных дискуссиях по актуальным вопросам нанотехнологий, физики, химии, биологии, материаловедения, рассказать о своих работах. Как правило, количество слушателей ограничено спонсорскими условиями, но организаторы стараются привлекать в качестве вольных слушателей дубненскую научную молодежь. В прошлом году, например, в курсах пожелали участвовать студенты университета "Дубна" из Вьетнама, а в этом году несколько молодых сотрудников ОИЯИ.

Открывая дубненскую часть курсов, и.о. директора ОИЯИ профессор М.Иткис подробно рассказал о научно-исследовательской программе Института в области фундаментальных и прикладных работ, в том числе и нанотехнологий. С приветственными словами к молодым слушателям обратились директор департамента гуманитарной политики Межгосударственного фонда гуманитарного сотрудничества государств - участников СНГ (МФГС) Е.Полушкина и ответственный секретарь наблюдательного совета ОЭЗ "Дубна" А.Рац. Заместитель председателя оргкомитета курсов Г.Арзуманян в обзорном докладе "Интеграция стран СНГ как стратегический фактор инновационного развития" рассказал, как развивались и развиваются связи между бывшими советскими республиками, какие организации способствуют укреплению этих связей и призваны интегрировать единое интеллектуальное пространство на территории стран СНГ. Это и Объединенный институт ядерных исследований, и главный спонсор курсов МФГС, сопредседателем которого является известный азейрбаджанский композитор П.Бюль-Бюль-Оглы, и ряд других организаций. В этом году мероприятие поддержал Фонд инфраструктурных и образовательных программ "Роснано", к которому дубненские организаторы обратились с просьбой поддержать курсы и нашли поддержку для той части, которая проходит в ОИЯИ. В этот же день были прочитаны обзорные лекции: "Нейтроны в исследованиях наносистем и материалов" (профессор В.Аксенов) и "Магнитные наночастицы в растворах для медикобиологических применений" (М.Авдеев), а после обеда начался лабораторный практикум.

Второй день участники провели в "Курчатовском институте", где их приветствовали министр образования и науки, Полномочный представитель правительства РФ в ОИЯИ А.Фурсенко, заместитель руководителя аппарата Президента РФ О.Беглов, руководитель Исполнительного комитета СНГ С.Лебедев, исполнительный директор МФГС А.Смбатян. В заключение директор НИЦ "Курчатовский институт" профессор М.Ковальчук прочитал лекцию "Наука 21-го века. Новые проблемы и вызовы" и ответил на многочисленные вопросы слушателей.

С 13 ПО 17 ИЮЛЯ курсы продолжили свою работу в Дубне. В первой половине дня ученые Института и приглашенные докладчики читали лекции. Среди них: "Нейтронный дифракционный анализ наноматериалов" (А.Балагуров, ЛНФ); "Нейтронная рефлектометрия поверхностей и слоистых наноструктур" (В.Боднарчук, ЛНФ); "Лазер на свободных электронах в задачах биомедицины" (С.Тютюнников, ЛФВЭ); "Радиационно-ионно-трековая технология формирования одно-, двух- и трехмерных наноструктур" (В.Реутов, ЛЯР), "Неупругое рассеяние нейтронов в сильно коррелированных электронных системах" (П.Алексеев, НИЦ "КИ"). Много вопросов у слушателей вызвала лекция Г.Арзуманяна "Нанобиофотоника". Докладчик отметил, что это новое направление для ОИЯИ, потому что базируется не на традиционных установках, а на методике нелинейной лазерной спектроскопии конденсированных сред. Сама биофотоника, междисциплинарная наука, объединяет физику, химию, биологию и другие области знания. Недавно Институт получил уникальный некоммерческий прибор из Белоруссии - КАРС-микроскоп. Такой микроскоп не купишь ни в фирмах, ни в магазинах, он пока только в штучном исполнении. В нем реализован метод вынужденной Рамановской спектроскопии, используется мощный пикосекундный лазер, что в значительной мере увеличивает чувствительность измерений. Вторая половина дня, как обычно, была посвящена физическому практикуму. Поделиться впечатлениями о дубненской части мы попросили участников курсов.

Говорят участники курсов

Станислав Донец, Украина, Харьков: Работаю младшим научным сотрудником Института электрофизики и радиационных технологий НАН Украины, занимаюсь радиационными технологиями, в том числе ориентированными на получение нанодисперсных материалов. Их принцип основан на облучении металлических мишеней сильноточными пучками, вследствие чего происходит выброс паров металла и его последующая конденсация дает субмикронные размеры частиц. Кроме того, электронный пучок позволяет заданным образом модифицировать поверхностные свойства материала, повышать износостойкость, коррозионную стойкость и др.

Стремимся находить практическое применение полученным результатам исследований, например в упрочнении поверхностей слоев деталей машин.

Площадь поверхности обрабатываемой зоны можно варьировать в достаточно больших пределах, то есть можно обрабатывать и малые размеры, например в микромашинах. Следует заметить, что помимо технологической эффективности радиационные технологии являются в ряде случаев менее энергоемкими по сравнению с альтернативными подходами.

В Дубне впервые. Город нравится - спокойный, тихий, ухоженный, очень красивая природа, в общем, нас окружает атмосфера, располагающая к творческой работе. Наш институт присутствует на сайте ОИЯИ в числе партнеров, действует ряд протоколов о совместных научных исследованиях, но конкретно у меня до этого научных контактов не было.

Лекции - это невероятно огромный объем системно подобранного материала по широкому кругу тем, владение которыми необходимо современному исследователю. Весьма полезен предложенный лабораторный практикум - мне как экспериментатору очень важно непосредственно поработать на уникальном оборудовании. Многие идеи хочется проверить, используя модернизированный реактор, хорошо бы приехать, когда он будет работать на полной мощности, провести эксперименты. Эти результаты, я думаю, были бы очень важны для дальнейшей работы.

Индира Тлеулесова, Казахстан, Астана: Учусь в Евразийском национальном университете имени Н.Гумилева, магистрант первого года обучения, занимаюсь фундаментальными исследованиями по ядерной физике, в частности исследую нейтроноизбыточные ядра гелия-6, гелия-8. Мне больше всего запомнилась лекция С.Тютюнникова. Я до этого изучала экспериментальную ядерную физику, а потом решила больше углубиться в теорию, потому что у нас развивается новое перспективное направление - ядерная медицина. В Астане построен ядерно-медицинский центр, есть ускоритель, уже ведутся работы. Я еще не уверена, что поменяю направление, поскольку всю жизнь занималась легкими ядрами, но интересно узнать, что в мире делается по этой теме.

Международная кафедра ядерной физики, новых материалов и технологий, на которой я учусь, основана Национальным ядерным центром Казахстана, нашим университетом и ОИЯИ. Поэтому у нас очень тесные связи с Дубной, здесь очень добрые люди, возникает ощущение, что ты в СССР и все люди братья. Я на ИБР побывала уже третий раз, он для меня как родной. В Астане реактора нет, есть в Алматы. Но с каждым годом наша кафедра расширяется, многие студенты приезжают сюда, и думаю, когда-нибудь кто-то из них начнет заниматься нейтронной физикой.

Дмитрий Щегрикович, Беларусь, Минск: Сейчас я считаюсь молодым специалистом Института прикладных физических проблем имени Севченко, БГУ, в сентябре буду сдавать вступительные экзамены в аспирантуру. По образованию радиофизик, но занимаюсь лазерной плазмодинамикой.

Первое впечатление от города - как же здесь тихо и спокойно! Это классический академгородок. А впечатление от работы - это же сколько талантливых людей собрались в одном месте! Я лично впервые сталкиваюсь с такой плотной концентрацией интеллекта.

Вначале были достаточно подробные вводные доклады относительно того, что здесь делается. Если внимательно их слушать, можно создать общее представление об ОИЯИ. В последующие дни читались лекции более узкой направленности, что позволяло по ходу дела формировать определенное понимание качественных проблем, которые рассматривались в ходе той или иной презентации.

Я представляю результаты нашей работы на постерной сессии. Мы занимаемся исследованием лазерноиндуцированной плазмы, то есть при высокоинтенсивном лазерном воздействии на металлы в узкой приповерхностной области образуется радиационный плазменный факел. Это плазменное образование мы и исследуем. В ходе этих исследований было установлено присутствие в данном факеле наночастиц. Более ранние исследования говорили о том, что этот факел содержит продукты разрушения мишени, а уже непосредственно в ходе исследования моих коллег и моих лично было установлено, что образовывающаяся жидкокапельная фаза имеет нанометровые размеры. Здесь я представляю стендовый доклад на тему "Исследование спектрально-морфологических характеристик наночастиц благородных металлов".

Непосредственным практическим применением получаемых наночастиц металлов может быть использование в гетерогенном катализе, возможно получение при внедрении в ПВС-растворы (поливинилового спирта) пленок с наночастицами заданной толщины, что, естественно, будет влиять на оптические параметры. Получение спектральных фильтров сейчас - трудоемкий и дорогостоящий процесс. А изготовление на основе пленок при внедрении в них наночастиц благородных металлов - дешевле и проще с технологической точки зрения.

Лекции мне понравились все - в каждой из них была своя изюминка. Люди пришли не просто рассказать о своем, а стремились к диалогу с аудиторией, что очень приятно. Некоторые из лекторов пытались вести непосредственную беседу со слушателями. Касательно лабораторных занятий - мне было очень интересно, потому что таких больших установок я еще не видел. Установки такого размера оставляют неизгладимое впечатление!

Эти курсы меня сильно мотивировали, я понял, что нужно и можно работать и дальше. Были интенсивные взаимодействия на, скажем так, межгосударственном уровне, определенные наработки из стран СНГ могут быть использованы в наших работах. Курсы помогли мне это узнать, и теперь, после соответствующего обмена контактами мы сможем на межлабораторном и межвузовском уровне организовать сотрудничество по фундаментальным исследованиям.

Алексей Мешалкин, Молдова, Кишинев: Работаю научным сотрудником Института прикладной физики Академии наук Молдовы, в лаборатории регистрирующих сред и фотоники. В Дубне впервые побывал в 2009 году, на двухмесячной стажировке молодых ученых из стран СНГ. После этого у нас завязалось сотрудничество с Лабораторией ядерных реакций, начали исследовать трековые мембраны, которые здесь изготавливаются. Нам присылают трековые мембраны с различной плотностью и размерами пор, мы с помощью разработанной технологии поливаем их полимерным раствором, в результате чего в порах трековой мембраны образуются полимерные наноструктуры, свойства которых мы и изучаем. Трековая мембрана в данном случае используется как шаблон, поскольку у нее цилиндрические поры, строго калиброванные и монодисперсные. Мы поливаем нашу полимерную пленку, стравливаем мембрану как шаблон и получаем столбики или, при изменении концентрации полимерного раствора, - трубочки. Я вижу два пути практического применения. При нанесении таких структур на кремниевую подложку отражение от нее уменьшается более чем в два раза и она может использоваться как антиотражающее покрытие для солнечных элементов. А второе использование - в электронике: создаем диод на основе трековой мембраны. Мы показали, что электрическая проводимость в электролите такой трековой мембраны с нашим полимерным слоем неодинакова в двух направлениях, то есть имеет место аналог pn-перехода в полупроводниковой технике, так называемый выпрямляющий эффект. С одной стороны она идет линейно, а с другой стороны усиливается. В перспективе это может привести к замене диодов, причем в биологических тканях и молекулах, потому как толщина структуры около 10 микрон и мы можем получать достаточно миниатюрные мембраны. Если мы их будем помещать, например, в сосуды, то электрическая проводимость изменится коренным образом. Это все очень перспективно при создании искусственных биологических тканей.

Мне больше всего понравилась лекция профессора В.Реутова, который занимается использованием и получением трековых мембран, его группа активно исследует возможности использования методов создания наноструктур с помощью ионной бомбардировки. Уже сейчас они получают металлические нанотрубки и наностолбики. Но по реакции моих коллег я вижу, что слушателей больше интересуют рентгеноструктурные и нейтронные исследования наноматериалов - как с помощью методов, о которых здесь рассказывается, можно исследовать свои материалы. Потому что не во всех странах есть источники пучков нейтронов, но есть аморфные материалы, которые не разрешаются рентгеноструктурными методами.

До обеда у нас лекции, после обеда лабораторный практикум, мы посещаем лаборатории, знакомимся с разными методиками. Некоторые практикумы ознакомительные, а некоторые дают возможность поработать своими руками и провести свои измерения. Например, нам рассказывают и показывают, как по спектрам рассеяния нейтронов мы можем получить информацию о структуре материалов и их форме. То есть мы уже научились и обрабатывать спектры, и анализировать. Представленная компьютерная программа предназначена не только для нейтронных спектров. Для тех, кто работает с рентгеноструктурным анализом, - тоже очень полезный инструмент для обработки.

Андрей Грузинов, Москва: Аспирант первого года обучения, работаю в "Курчатовском институте" на синхротронном источнике, занимаюсь изучением модельных биологических мембран. Можно исследовать и нативные мембраны (получаемые из живых организмов), но проще начинать именно с модельных, где возможно контролировать концентрацию и состав компонентов. Для образования мембраны необходимы молекулы, обладающие полярной и неполярной частями. Принцип простой - молекулы самоорганизуются и образуют двойной слой (бислой) при добавлении растворителя (в биологии чаще всего это вода). Далее с помощью рассеяния нейтронов или синхротронного излучения можно получить информацию о структуре мембраны (характерная толщина, упаковка молекул). Моя тематика связана с изучением верхнего слоя кожи млекопитающих, который отвечает за защиту организма от внешних воздействий и первым встречает разнообразные химические вещества извне. Важно знать, как этот слой устроен, чтобы, например, влиять на его проницаемость. В частности, это связано с разработкой способов доставки лекарств через кожу, а не внутримышечными инъекциями.

На этих курсах можно получить общее представление о работах, которые ведутся в лабораториях ОИЯИ и не только. Можно обсудить проведение возможных совместных работ, если имеются сходные задачи. И второе - это послушать своих молодых коллег, узнать, чем живут ученые в других научных центрах. Появляется возможность взглянуть на свою задачу под другими углами. В силу применимости методов рассеяния в разных областях были представлены и химия, и биология, и физика твердого тела, и материаловедение, в частности прикладные задачи, связанные с трековыми мембранами, упрочнение поверхности стали, - такое разнообразие докладов приятно.

Практикум я оцениваю положительно. Здесь, на мой взгляд, самое полезное - это то, что можно представить, с какими конкретными трудностями можно повстречаться в практической работе и как их обойти. В частности, при обработке разных видов спектров интересно, как используются программы, как получаются конечные цифры, все это полезно понимать. И просто интересно увидеть все то "железо" и работу с ним, которые стоят за получаемыми результатами. Нам показывали ИБР-2М, станцию на реакторе, мы увидели, как устроена работа, техника, которая доставляет нейтроны до образца. Все это очень познавательно.

Галина МЯЛКОВСКАЯ, фотографии предоставлены оргкомитетом курсов.