ИНТЕГРАЦИЯ — ВЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ
Первого июля в Новосибирском государственном университете в рамках приоритетного национального проекта «Образование» состоялось торжественное открытие уникального научно-образовательного комплекса «Наносистемы и современные материалы».
Ю. Александрова, «НВС»
На мероприятии присутствовали заместитель полномочного представителя Президента Российской Федерации по Сибирскому Федеральному округу В. И. Царев, председатель Сибирского отделения РАН академик А. Л. Асеев, ректор НГУ профессор В. А. Собянин, представители администрации области, директора институтов СО РАН.
 |
| Торжественная церемония открытия НОК.
|
Однако визит официальных лиц и церемония перерезания ленточки стали, как сказал один из руководителей НОК, лишь «информационным поводом» — на самом деле комплекс создан в конце прошлого года, а в текущем году работа в нем постепенно «набирает обороты», что сопровождается дополнительной закупкой нового оборудования. Обо всем этом, а также о планах и перспективах — наш разговор с директором НОК «Наносистемы и современные материалы», деканом физического факультета Новосибирского госуниверситета А. В. Аржанниковым.
— Андрей Васильевич, когда и в связи с чем возникла идея создания подобного образовательного комплекса в рамках университета?
— На самом деле НОК задумывался еще до получения гранта по национальному проекту «Образование». Он является развитием и продолжением тех направлений, по которым мы работали и раньше. Основная его идея — интеграция усилий специалистов разных направлений при решении актуальных научных задач. В какой-то мере, это веление времени, потому что по-настоящему сложные явления можно изучать только консолидированными усилиями специалистов разных направлений. Примером такого междисциплинарного проекта прошлых лет могут служить реализуемые в НГУ фундаментальные исследования в области молекулярного дизайна и экологически безопасных технологий, которые осуществляются под руководством академика В. В. Болдырева с 2000 года в рамках российско-американской программы «Фундаментальные исследования и высшее образование». Были у нас и другие проекты, имеющие комплексный характер, в частности, на основе совместного использования оборудования, закупаемого для развития исследовательской работы в университете.
Так что идея интегрирования усилий специалистов разных направлений, с различных кафедр университета зародилась давно. Поэтому два года назад, когда начался проект по инновационной программе «Образование», мы выступили с предложением консолидированного проекта. При этом предполагалось сконцентрировать средства и усилия на реализации такой задачи, которая будет значима с позиции развития образования и научных исследований в стране, а также зримо воспринимаема обычными российскими гражданами. В противном случае, когда мы дробим средства на поддержку локальных задач, выполняемых в интересах малой группы узких специалистов, результат деятельности в целом, как правило, оказывается малозаметным явлением.
— Кто конкретно выступил с таким предложением? Какие кафедры и факультеты задействованы в проекте?
— Детальная проработка потребностей в оборудовании, его закупка при условии взаимной дополняемости и взаимного сопряжения одного прибора с другим производилась, главным образом, физиками. В то же время, те задачи, которые были сформулированы перед коллективом научно-образовательного комплекса (а под них и закупалось оборудование), должны осуществляться совместными усилиями и биологов, и химиков, и медиков, и физиков. Таким образом, с самого начала, когда выбиралась тематика исследований и подготовки специалистов в НОК, мы учитывали интересы разных научных направлений, что заложило фундамент совместной работы различных специалистов с разных кафедр, и, естественно, от разных факультетов.
Следует сказать, что, когда мы в полной мере начали реализовывать проект, закупать и размещать оборудование, сразу возник интерес к деятельности НОК со стороны научных сотрудников институтов Новосибирского научного центра. Безусловно, к нам пошел и профессорско-преподавательский состав университета, поскольку все осознали, что новое оборудование дает уникальные возможности и для исследований, и для обучения, ибо научного оборудования с такими параметрами, как в НОК, подчас нет и в Сибирском отделении. С января 2008 года, после завершения реконструкции комплекса помещений, мы сумели осуществить запуск всего установленного здесь оборудования. Безусловно, при этом был задействован опыт, накопленный сотрудниками институтов СО РАН при использовании аналогичных приборов в предшествующие годы. К тому же, для повышения эффективности использования приборов мы с первых дней работы НОК (с ноября 2007 года) регулярно проводим здесь научные семинары по темам, которые представляют интерес для всех участников проекта независимо от их специальности.
— На кого рассчитаны эти семинары?
— Пока они проводятся, главным образом, для научных сотрудников и профессорско-преподавательского состава с участием аспирантов. Использование уникального оборудования также будет включено в учебный процесс. Но это мы предполагаем осуществлять не на стадии общеуниверситетской подготовки, а на втором уровне высшего образования — в магистратуре. Магистратура будет поддержана возможностями нашего центра как по части использования оборудования, так и по вовлечению ведущих ученых для руководства выполнением магистерских диссертаций. Научные сотрудники НОК будут формулировать для магистрантов и аспирантов такие задачи, которые актуальны с позиции развития науки на международном уровне.
— Вернемся к оборудованию — в чем его уникальность?
— Оборудование научно-образовательного комплекса «Наносистемы и современные материалы» на общую сумму около 350 млн рубл. предназначено, главным образом, для направлений, связанных со структурными исследованиями и функциональными свойствами материалов и веществ. Мы ориентируемся на исследования твердых тел с различной структурой, а не только с регулярной кристаллической решеткой. Ведь подавляющее большинство веществ не имеет строго периодической структуры, и для них очень трудно подобрать методы исследования, чтобы понять закономерность расположения атомов. Рентгеновская дифрактометрия призвана решить эту задачу, потому что рентгеновские кванты могут проходить через довольно толстые объекты, а анализ того, как они рассеялись на атомах внутри тела, позволяет строить суждения о расположении атомов. Для такого рода исследований в НОК имеется уникальный и, пожалуй, единственный за Уралом малоугловой рентгеновский дифрактометр. Этот прибор может регистрировать кванты, которые отклонились при рассеянии на очень малые углы (от долей градуса до 8 градусов), что позволяет понять, как расположены атомы в сложных композиционных структурах, среди которых и многослойные, и биомолекулярные системы.
Структура и свойства вещества внутри и на поверхности тел бывают подчас принципиально разными. В связи с этим важно иметь приборы для регистрации параметров тонких поверхностных слоев, для чего в НОК закуплен эллипсометрический комплекс, состоящий из эллипсометров трех типов с разными функциональными характеристиками (что, в частности, зависит от длины волны используемого излучения). С другой стороны, мы изучаем распределение атомов на поверхности твердого тела с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого пространственного разрешения. В этом микроскопе электроны с энергией около 3 килоэлектронвольт специальным образом облучают поверхность, проводится регистрация выходящих оттуда вторичных частиц, что позволяет прорисовать геометрию поверхности с разрешением масштаба 30 нанометров, что соответствует локальным образованиям из нескольких десятков атомов.
 |
| Туннельный микроскоп с высоким разрешением.
|
Отдельные атомы на поверхности можно различать с помощью атомно-силового или туннельного микроскопа. В этом случае над поверхностью тела проводят очень тонкую иголку-кантеливер, кончик которой имеет острие, составленное из небольшого числа атомов. Регистрируя предельно малый ток, который протекает между атомами на поверхности тела и атомами на кончике иглы, удается прописать картину распределения электронов, связанных на внешних оболочках атомов, составляющих поверхность тела. В нашем НОК уже используется в исследованиях один из самых лучших приборов фирмы «Omicron», работающий на этом принципе. Сотрудники кафедры физики полупроводников уже провели цикл исследований состояния монослоев на поверхности кремния, что принципиально важно для создания на поверхности локальных образований с заданными свойствами, например, так называемых «квантовых точек».
— Планируете ли в ближайшее время пополнять приборный парк?
— Да, для пространственного разрешения на уровне отдельных атомов в довольно толстых образцах мы в этом году закупаем два электронных просвечивающих микроскопа. Один — японской фирмы «JEOL» с энергией электронов до 200 килоэлектронвольт. Он предназначен, главным образом, для физиков и каталитиков. Второй микроскоп фирмы «Сarl Zeiss» предназначен для биологов и медиков — у них используется энергия частиц существенно ниже, 120 кэВ, и ток слабее, чтобы не разрушить биоорганическую структуру. Тем не менее, в этом микроскопе высокое разрешение достигается за счет специальных технических решений. Это очень дорогие приборы ценой около 80 млн и 40 млн рубл. соответственно, поэтому они производятся под заказ. Мы осуществили предоплату в размере 30 % их стоимости; поставка и запуск микроскопов будут осуществлены в ноябре, а помещения под них мы уже подготовили.
Кроме того, мы хотели бы понимать электрофизические и механические свойства материалов, изделий и приборов, которые создаем. Для этого у нас заложен комплекс оборудования для электрофизических измерений предельно высокой чувствительности, например, при регистрации токов на уровне 10-18 ампера. Это означает, что перемещение электрона из одного места в другое будет зарегистрировано как вполне измеряемый электрический ток. С другой стороны, закуплены приборы, которые позволяют измерять килоамперные токи — с тем, чтобы выходить на практически значимые результаты в сфере силовой электроники.
В развитие проекта НОК «Наносистемы и современные материалы» мы подавали заявку на финансирование создания в университете Центра нанотехнологий (мы называем этот центр второй очередью НОК). В этом году под данный проект уже выделены средства в размере около 130 млн руб., и сейчас мы будем проводить реконструкцию здания под реализацию этой задачи. Указанная сумма будет израсходована на закупку технологического и инженерного оборудования. На все оговоренные мероприятия нам отведено, по существу, всего лишь полгода, так что передохнуть не удастся.
— Чем примечателен нанотехнологический центр?
— Здесь есть свои особенности: наряду с электропитанием приборы требуют подачи охлаждающей дистиллированной воды; абсолютно необходима вентиляция и, к тому же, высокого качества. Поскольку мы планируем вести исследования по синтезу особо чистых химических веществ, по созданию полупроводниковых и биологических структур (в частности, применительно к решению медицинских задач), то условия в помещениях должны соответствовать требованиям по чистоте, которые очень непросто обеспечить. В то же время, для Центра закупаем именно то технологическое оборудование, которое нужно для получения новых структур и материалов. Там будут и ионные пучки, которые позволяют преобразовывать материалы, и электронные пучки для их модификации, и лазерные системы для технологических воздействий, биологические и химические реакторы — словом, все, что касается создания новых современных материалов.
Мы уже приобрели два прибора для воздействия на вещества в СВЧ-диапазоне (один американского, другой шведского производства). Такого рода приборы, пожалуй, впервые появились в Новосибирском научном центре, они очень привлекательны для химиков разных направлений. Кроме того, по программе СО РАН мы вели разработку мощного нагревателя в СВЧ-диапазоне. В этом году ИЯФ поставит для нашего Нанотехнологического центра такую установку. Думаю, что интерес к ней возникнет и в других лабораториях, поскольку с ее помощью можно будет осуществлять совсем новые технологические процессы. Следует также отметить, что уже имеется оборудование для исследований по плазмохимическим технологиям, а диагностическое оборудование будет закуплено.
Используя эти устройства, можно решать очень интересные задачи, связанные с биоорганическими процессами, с созданием и введением лекарственных препаратов, тестированием болезней. Для этого мы собираемся задействовать специалистов разных направлений — и биологов, и медиков, и химиков, и физиков. Кстати, на недавно прошедшем в НОК семинаре велся заинтересованный разговор по вопросам, связанным с липидным обменом. Коллеги утверждают, например, что при прогнозировании состояния человеческого организма при повышенном содержании холестерина в крови следует анализировать 15 параметров — просто повышенное содержание холестерина еще не означает, что происходит формирование бляшек на стенках кровеносных сосудов. Так что вопрос важен не только с позиции фундаментальных знаний о поведении липидов, но и напрямую выходит на медицинскую практику.
— Какие планы и проекты связываете с созданием НОК «Наносистемы и современные материалы»?
— В настоящее время мы испытываем крайнее затруднение в финансировании оплаты труда непосредственных участников работы, поскольку государственные субсидии обеспечивают только закупку оборудования. Надо также найти механизмы, по которым мы могли бы обеспечить покрытие текущих финансовых расходов, в частности, на закупку расходных материалов. Поскольку заработная плата должна бы составлять не менее 30 % всех бюджетных расходов, то надо искать возможность поступления в НОК таких средств. В этой связи нам следует сосредоточить внимание на написании внутрироссийских и международных проектов, по которым можно было бы вести целенаправленные исследования по тематике НОК с финансовой поддержкой от различных фондов и (или) программ.
Недавно мы написали проект и отправили заявку на финансирование процесса создания учебных материалов, дополняющих школьную программу по физике, химии, биологии с позиции освещения знаний по наноматериалам и нанотехнологиям. Квалификация сотрудников НОК по данному разделу знаний исключительно высока. В то же время, в НГУ имеются образовательные структуры общего и специального среднего образования — это СУНЦ и ВКИ. В этих подразделениях НГУ ведется обучение старшеклассников, что позволяет проверять уровень и качество созданных учебных материалов по нанотехнологиям прямо в нашем вузе. Если удастся получить финансирование (проект примерно на пятнадцать с половиной миллионов), это станет существенным подспорьем.
Фото пресс-центра НГУ.
стр. 11
|
