В День науки корреспондент gnkk.ru побывал в трех лабораториях ФИЦ КНЦ СО РАН и познакомился с молодыми учеными.
Рывок в будущее
Первое, что бросается в глаза в этой лаборатории, – загадочного вида установка. Сверкающий прибор выше человеческого роста со множеством окошечек, органов управления, датчиков, переплетенный трубами и проводами. Он похож на машину времени из фантастических фильмов.
Впрочем, «загадочным» прибор кажется только непосвященным. Это сверхвысоковакуумная напылительная система. Очень современная и очень дорогая установка, с помощью которой красноярские ученые разрабатывают уникальные новые материалы.
Аспирантка Татьяна Андрющенко – физик. В институте им. Киренского она работает над диссертацией «Влияние технологических особенностей синтеза тонких пленок МАХ-материалов на их структурные и магнитные свойства». Ее принципы: не сдаваться при первых неудачах и уверенно идти к своей цели. «Никакая работа не делается зря, она дает бесценный опыт. Даже если не получишь ответ на поставленный вопрос и не подтвердишь какую-то свою гипотезу, то откроешь что-то другое», – считает Татьяна
Мы находимся в лаборатории магнитных MAX-материалов Института физики им. Л. В. Киренского. Она появилась в 2019 году на средства Мегагранта – это слово в Красноярском научном центре произносят с благоговением. Неудивительно: в последние годы ученые благодаря Мегагранту получили миллионы рублей на свои разработки. Такие щедрые государственные вливания в науку – инициатива Правительства РФ. Лаборатория имеет статус молодежной. Подобных в КНЦ СО РАН около десятка. Они созданы в рамках национального проекта «Наука и университеты». Работа лабораторий хорошо финансируется, здесь молодые и дерзкие исследователи могут реализовать самые смелые свои идеи, не думая, где взять средства на оборудование, материалы, командировки.
И успешно их реализуют. В этой лаборатории, например, работают над проектом по созданию нанослойных материалов. В частности, MAX-фаз. Это суперсовременные слоистые материалы, которые состоят из трех элементов: M – переходный металл, А – один из элементов третьей и четвертой групп таблицы Менделеева, Х – углерод или азот. Большой интерес представляет сочетание уникальных механических и магнитных свойств подобных материалов.
Кандидат физико-математических наук Сергей Лященко влюблен в свою работу. Он уверен, что впереди у него большие открытия
Один из тех, кто занимается этой темой, – молодой ученый, кандидат физико-математических наук Сергей Лященко. Он окончил Красноярскую аэрокосмическую академию. Рассказывает, что сначала мечтал запускать ракеты в небо, но в вузе очень увлекся физикой, проходил практику здесь, в институте имени Киренского, и решил посвятить себя науке.
Сейчас занимаюсь несколькими направлениями: оптикой, магнитооптикой, наночастицами. МАХ-фаза – одно из самых интересных и перспективных. За этими материалами будущее, – считает ученый.
– За последние три года мы сумели создать свои образцы, ближайшие аналоги которых есть в Швеции. Но это наш продукт, сибирский, мы улучшили «иностранную» технологию… Внутри установки сейчас сверхвысокий вакуум. Практически как в космосе: атмосфера примерно в триллион раз более разреженная, чем у нас на Земле. Грубо говоря, несколько атомов летает в одном стакане. Это нужно в первую очередь для того, чтобы получаемые нами структуры были чистыми. Чтобы из воздуха в них ничего не попадало. Как это работает? Если упрощенно, то в камеру помещается небольшая пластинка из оксида магния или оксида алюминия. Это подложка. И есть «мишень» – пластина из углерода, металлического хрома, германия или еще какого-нибудь материала. Магнетрон «выбивает» из нее отдельные атомы, и они в вакууме оседают на подложку слоем в 40 нанометров. Это всего 120 слоев атомов. В тысячу раз тоньше человеческого волоса, – объясняет ученый. – МАХ-фазы – обширный класс материалов. И здесь очень много еще не открытого, большое поле для научной деятельности. Наша цель – получить структурно-качественную пленку с контролируемыми свойствами – магнитными, оптическими и так далее. Либо с особой геометрией поверхности.
Эта крохотная пластинка в пинцете – образец уникального МАХ-материала, созданного молодыми красноярскими учеными
Сфера применения таких материалов обширна – от современной электроники, магнитной записи и спинтроники до химического катализа и оптики.
Превосходят зарубежные аналоги
В лаборатории гидрометаллургических процессов Института химии и химических технологий создают комбинированные методы переработки минерального, техногенного и вторичного сырья. Многие разработки ученых прямо «с колес» идут в производство.
Приставка «гидро» в слове «гидрометаллургия» означает, что металлы из руд или каких-то пород извлекаются с помощью растворов.
Мы занимаемся в том числе технологиями выщелачивания, максимально эффективного растворения материалов для извлечения полезных ископаемых. Причем разрабатываем технологии на всех этапах – от стадии обогащения руды или породы до получения конечного продукта, какого-то металла, например. Допустим, в руде был всего один процент металла, а мы можем добиться, что его там станет 90 процентов, – рассказал журналистам Сергей Воробьев, кандидат химических наук.
– Руду выгодно перерабатывать и обогащать на месте добычи, чтобы не везти ее куда-то на завод за сотни километров. А так мы ее обогатили, погрузили несколько тонн в вертолет, доставили на завод, и там из нее получают, допустим, ниобий или тантал. Некоторые технологии, разработанные в нашей лаборатории, превосходят зарубежные аналоги – к примеру, канадские. У них они гораздо дороже, грязнее, наносят больший экологический ущерб.
Кандидат наук Анна Кузьмина сейчас участвует в разработке технологии синтеза и выщелачивания металлов по заданию одной крупной фирмы. Химией увлеклась еще в школе, и она стала делом ее жизни
С помощью методик, разработанных в лаборатории, на государственный баланс ставятся месторождения редкоземельных металлов в Сибири. Ведь пока нет технологии извлечения полезных ископаемых на определенном месторождении, в отношении его нельзя строить каких-то промышленных и финансовых перспектив.
С лабораторией работают такие крупные компании, как «Норникель», РУСАЛ, сюда обращаются за помощью с заводов Урала, с месторождений всей Сибири.
А еще здесь создают уникальные современные материалы. Такие, например, как слоистые 2D-материалы на основе минерала валлериита.
Здесь мы даже не конкурируем с миром, а идем впереди планеты всей, обгоняем немцев, французов, американцев. Потому что мы получили первыми этот материал в чистом виде. И сейчас мы можем его не только модифицировать различными методами, чтобы изучить новые свойства, но мы первые в мире, кто знает, что с ним делать дальше, – объяснил Сергей Воробьев.
Уникальная разработка лаборатории гидрометаллургических процессов – концентрированные органозоли серебра. Они превосходят мировые аналоги в десятки раз. Будучи нанесенным на любую поверхность, такой концентрат создает тончайшую серебряную токопроводящую пленку: с помощью этих «серебряных чернил» можно изготавливать платы для микроэлектроники. На фото: слой органозолей нанесен на обычную бумагу
В будущем такие материалы могут стать основой для производства особо тонких, почти невидимых и очень прочных пленок.
Глобальное потепление – не сказка
Кандидат биологических наук Светлана Евграфова работает в лаборатории экофизиологии биогеоценозов криолитозоны Института леса.
Здесь занимаются проблемами климата и глобального потепления, сотрудники лаборатории исследуют потоки парниковых газов (углекислый, метан) в арктических и антарктических экосистемах. Ученые ежегодно выезжают в экспедиции в Арктику и Антарктику, проводят там эксперименты и отбирают пробы для последующего анализа. Цель исследований – дополнить картину глобальных изменений климата.
Светлана Юрьевна может долго и увлекательно об этом рассказывать, она интереснейший человек, погруженный в науку, за плечами у нее не одна арктическая и антарктическая экспедиция.
В прошлом году ученый снова была в Антарктиде, откуда привезла множество биологических материалов: образцы почвы, растительности. Сейчас в лаборатории эти образцы всесторонне исследуют, чтобы понять, как влияют друг на друга глобальное потепление и микроорганизмы.
Изменение климата – это не сказка, как пытаются внушить нам «климатические» скептики, – утверждает ученый. – На земле не раз уже случались циклы глобального потепления, глобального похолодания, даже оледенения. На вершине очередного цикла глобального потепления мы сейчас и находимся.
Причем оно усугубляется еще и антропогенным воздействием. Но даже если мы сейчас каким-то чудом остановим его, глобальное потепление все равно будет продолжаться. У нас сейчас максимальная концентрация CO2 в атмосфере. Мои исследования связаны с тем, чтобы понять, что происходит, и по возможности спрогнозировать, что будет дальше. Как будут вести себя микроорганизмы, если будет повышаться температура? Какие физиологические адаптации они могут применить? Какие произойдут смены биологических сообществ при смене температурных режимов?
Анна Децура – аспирантка, у нее уже есть ряд научных публикаций, а тема ее диссертации связана с донными отложениями Енисея. – Изучаю, как микробные сообщества, обитающие в этих отложениях, влияют на окружающую среду, выделяя метан и углекислый газ. Надеюсь, моя работа поможет расширить научные знания об изменениях климата на планете, – говорит Анна
В лаборатории экофизиологии биогеоценозов криолитозоны Института леса работают и те, кто делает в науке свои первые шаги. Мария Рязанова и Марина Ложенко учатся на втором курсе магистратуры Института экологии и географии СФУ. Они помогают старшим коллегам проводить исследования и мечтают связать свою жизнь с большой наукой
Фото автора
