СМИ о нас

Во вторник, 8 ноября, в Самаре начал свою работу XX Всероссийский молодежный конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике, посвященный 100-летию со дня рождения Нобелевского лауреата Николая Басова. Он проходит с 8 по 12 ноября на базе Самарского филиала Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (СФ ФИАН). Организаторами конкурса-конференции выступили СФ ФИАН и Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П.Королева.

Обращаясь к присутствующим, директор СФ ФИАН Валерий Азязов отметил, что главные участники конференции - это студенты, аспиранты и молодые специалисты - из Москвы, Томска, Саратова, Красноярска, Владивостока, Самары, Казани и других городов. Более 50 молодых исследователей представят результаты своих экспериментальных и теоретических исследований по оптике, лазерной физике, биофотонике и нанотехнологиям. Валерий Азязов пожелал молодым людям интересных докладов, научных публикаций и неформального общения с ведущими учеными.

Один из них, гость конференции - Николай Колачевский, член-корреспондент РАН, директор ФИАН. Он особо подчеркнул, что Николай Басов, которому посвящена конференция, служит символом сегодняшней эпохи: "Николай Геннадиевич - один из основоположников квантовой электроники. В 1964 году он вместе с Александром Прохоровым и Чарльзом Таунсом получил Нобелевскую премию по физике за изобретение лазера - величайшего технологического достижения XX века, использующегося сегодня в науке, медицине, промышленности".

Виктор Сойфер, академик РАН, президент Самарского университета им. Королева, в 1977 году был свидетелем и участником визита Николая Басова в регион в составе делегации ведущих ученых страны. По результатам этого визита в Самаре (тогда Куйбышеве) в 1980 году был создан филиал ФИАН для решения фундаментальных и прикладных задач в области создания новых лазерных систем и технологий, который стал первым академическим институтом в регионе. Многие куйбышевцы тогда хорошо знали - в большом здании с буквами ФИАН на фасаде на ул. Ново-Садовой творится большая наука.

"Я очень рад, что XX Всероссийский молодежный конкурс-конференция посвятили создателю лазера. Меняются задачи, которые решают молодые люди, но сохраняется память о тех людях, которые это начинали. Лазер изменил нашу жизнь в корне - его появление можно сравнить с изобретением колеса, настолько прочно он вошел в нашу повседневную жизнь, - отметил Виктор Сойфер. - Будущее в этой сфере - за появлением ионных квантовых компьютеров. Желаю молодым участникам конференции дерзать и помнить: вы стоите на плечах гигантов - таких, как нобелевский лауреат Николай Басов".

Владимир Богатырев, ректор Самарского университета им. Королева, обращаясь к участникам конференции, подчеркнул, что университет и ФИАН взаимодействовали всегда, но с приходом на должность директора филиала Валерия Азязова сотрудничество активизировалось: к работе были привлечены ведущие иностранные ученые, стали публиковаться совместные высоко цитируемые научные работы, проводятся совместные эксперименты, для которых создается и закупается лучшее оборудование. "Все это вдохнуло новую жизнь в наше сотрудничество с ФИАН, уверен, что оно будет только укрепляться", - заключил ректор.

https://volga.news/article/643133.html

Сотрудники ТОП ФИАН приняли участие в организации и проведении 26-й молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (КООС-2022) с 1 по 3 ноября в Академии наук Республики Татарстан в г. Казань. 

Вдохновителем создания казанской молодежной научной школы-конференции по оптике и спектроскопии и ее бессменным проректором, начиная с 1997 и по 2020 год, был Виталий Владимирович Самарцев (1939-2021) - доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией нелинейной оптики Казанского физико-технического института им. Е.К. Завойского ФИЦ “Казанский научный центр Российской академии наук”, заслуженный деятель науки Республики Татарстан и Российской Федерации. Организаторами школы стали Казанский (Приволжский) федеральный университет и Академия наук Республики Татарстан. Сопредседателями программного комитета КООС-2022 выступили: д.ф.-м.н., профессор, президент АН РТ Мякзюм Халимуллович Салахов и член-корреспондент РАН, руководитель ТОП ФИАН Андрей Витальевич Наумов, выступивший на открытии Школы со вступительным словом о роли оптических и лазерных технологий в современной жизни и их связи с фундаментальными научными трудами академика Н.Г. Басова.

Слушателями Школы традиционно стали студенты, аспиранты и молодые учёные из различных городов России. В качестве приглашенных лекторов с 40-минутными лекциями по актуальным вопросам и современному состоянию исследований в области нелинейной и когерентной оптики, оптической спектроскопии перспективных материалов, когерентной лазерной спектроскопии, квантовой оптики, нанофотоники и зондовой микроскопии выступили известные российские учёные: д.ф.-м.н., профессор Овчинников О.В. (Воронежский государственный университет) «Коллоидные квантовые точки: взаимосвязь люминесценции с системой структурных дефектов», д.ф.-м.н., профессор Гайнутдинов Р.Х. (Казанский федеральный университет) «Проблемы квантовой физики и квантовых технологий», д.ф.-м.н., профессор Харинцев С.С. (Казанский федеральный университет) «Дизайн субволновых температурных профилей с помощью настраиваемых термоплазмонов», д.ф.-м.н. Маймистов А.И. (Национальный исследовательский университет МИФИ) «Нелинейные оптические свойства сред, имеющих топологические свойства. Феноменологический подход», к.ф.-м.н., с.н.с. Башаров А.М. (НИЦ «Курчатовский институт») «Оптика открытых квантовых осцилляторных систем в представлении алгебраической теории возмущений», к.ф.-м.н., с.н.с. Болдырев К.Н. (Институт спектроскопии РАН) «Спектроскопия высокого разрешения алмазных материалов с центрами окраски, к.ф.-м.н., доцент Гладуш Ю.Г. (Сколковский институт науки и технологий) «Фотоника углеродных наноструктур», д.ф.-м.н., профессор Сазонов С.В. (НИЦ «Курчатовский институт») «Оптико-акустические аналогии в исследованиях когерентных и нелинейных процессов», к.ф.-м.н., с.н.с. Гладуш М.Г. (Институт спектроскопии РАН, ТОП ФИАН, МПГУ) «Квантово-кинетическая теория фотолюминесценции», к.ф.-м.н., доцент Ковалюк В.В. (Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова, МПГУ, НИУ ВШЭ) «Интегральная фотоника». 

2 ноября состоялось выездное научное заседание ячейки Young Minds Европейского физического общества, объединяющей студентов, аспирантов и молодых ученых МПГУ, ИСАН, ФИАН, ВШЭ и Сколтеха. Приглашенным докладчиком выступил профессор Фонда Александра фон Гумбольдта, доктор физ.-мат. наук, заведующий лабораториями в ФИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН и Сеченовском университете, приглашенный профессор Ганноверского университета (Германия) с лекцией на тему «Медицинская фотоника». Состоялось обсуждение возможных направлений сотрудничества научных групп из Казани (Казанский федеральный университет, Академия наук Республики Татарстан, ФИЦ «Казанский научный центр РАН», Казанский национальный исследовательский технический университет КНИТУ – КАИ), Воронежа (Воронежский государственный университет) и Москвы (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ТОП ФИАН), Московский педагогический государственный университет, ФИЦ «Кристаллография и фотоника РАН», ФИЦ «Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН», Сколковский институт науки и технологий, НИУ «Высшая школа экономики»).

Молодыми участниками школы было представлено 35 устных и 34 стендовых доклада, среди которых проходил конкурс на лучший доклад. Дипломами Школы и памятными подарками были отмечены 8 участников, в т.ч. вк.м.н.с. лаборатории квантовых излучателей отдела перспективной фотоники и сенсорики ТОП ФИАН Александр Тарасевич, выступивший с докладом на тему «Особенности статистики фотонов люминесценции одиночных субмикронных кристаллов перовскитов MAPbI3», выполненным совместно с сотрудниками Института спектроскопии РАН, МПГУ и Университета Лунда.

Проведение следующей 27-й молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (КООС-2023) запланировано на октябрь-ноябрь 2023 года в г. Казань.

https://www.atomic-energy.ru/news/2022/11/08/130103

Сотрудники Троицкого обособленного подразделения (ТОП) ФИАН приняли участие в организации и проведении 26-й молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (КООС-2022) с 1 по 3 ноября в Академии наук Республики Татарстан в г. Казань.

Вдохновителем создания казанской молодежной научной школы-конференции по оптике и спектроскопии и ее бессменным проректором, начиная с 1997 и по 2020 год, был Виталий Владимирович Самарцев (1939-2021) - доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией нелинейной оптики Казанского физико-технического института им. Е.К. Завойского ФИЦ “Казанский научный центр Российской академии наук”, заслуженный деятель науки Республики Татарстан и Российской Федерации. Организаторами школы стали Казанский (Приволжский) федеральный университет и Академия наук Республики Татарстан. Сопредседателями программного комитета КООС-2022 выступили: д.ф.-м.н., профессор, президент АН РТ Мякзюм Халимуллович Салахов и член-корреспондент РАН, руководитель Троицкого обособленного подразделения ФИАН Андрей Витальевич Наумов, выступивший на открытии Школы со вступительным словом о роли оптических и лазерных технологий в современной жизни и их связи с фундаментальными научными трудами академика Н.Г. Басова.

Слушателями Школы традиционно стали студенты, аспиранты и молодые учёные из различных городов России. В качестве приглашенных лекторов с 40-минутными лекциями по актуальным вопросам и современному состоянию исследований в области нелинейной и когерентной оптики, оптической спектроскопии перспективных материалов, когерентной лазерной спектроскопии, квантовой оптики, нанофотоники и зондовой микроскопии выступили известные российские учёные: д.ф.-м.н., профессор Овчинников О.В. (Воронежский государственный университет) «Коллоидные квантовые точки: взаимосвязь люминесценции с системой структурных дефектов», д.ф.-м.н., профессор Гайнутдинов Р.Х. (Казанский федеральный университет) «Проблемы квантовой физики и квантовых технологий», д.ф.-м.н., профессор Харинцев С.С. (Казанский федеральный университет) «Дизайн субволновых температурных профилей с помощью настраиваемых термоплазмонов», д.ф.-м.н. Маймистов А.И. (Национальный исследовательский университет МИФИ) «Нелинейные оптические свойства сред, имеющих топологические свойства. Феноменологический подход», к.ф.-м.н., с.н.с. Башаров А.М. (НИЦ «Курчатовский институт») «Оптика открытых квантовых осцилляторных систем в представлении алгебраической теории возмущений», к.ф.-м.н., с.н.с. Болдырев К.Н. (Институт спектроскопии РАН) «Спектроскопия высокого разрешения алмазных материалов с центрами окраски, к.ф.-м.н., доцент Гладуш Ю.Г. (Сколковский институт науки и технологий) «Фотоника углеродных наноструктур», д.ф.-м.н., профессор Сазонов С.В. (НИЦ «Курчатовский институт») «Оптико-акустические аналогии в исследованиях когерентных и нелинейных процессов», к.ф.-м.н., с.н.с. Гладуш М.Г. (Институт спектроскопии РАН, ТОП ФИАН, МПГУ) «Квантово-кинетическая теория фотолюминесценции», к.ф.-м.н., доцент Ковалюк В.В. (Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова, МПГУ, НИУ ВШЭ) «Интегральная фотоника».

2 ноября состоялось выездное научное заседание ячейки Young Minds Европейского физического общества, объединяющей студентов, аспирантов и молодых ученых МПГУ, ИСАН, ФИАН, ВШЭ и Сколтеха. Приглашенным докладчиком выступил профессор Фонда Александра фон Гумбольдта, доктор физ.-мат. наук, заведующий лабораториями в ФИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН и Сеченовском университете, приглашенный профессор Ганноверского университета (Германия) Хайдуков Евгений Валерьевич с лекцией на тему «Медицинская фотоника». Состоялось обсуждение возможных направлений сотрудничества научных групп из Казани (Казанский федеральный университет, Академия наук Республики Татарстан, ФИЦ «Казанский научный центр РАН», Казанский национальный исследовательский технический университет КНИТУ – КАИ), Воронежа (Воронежский государственный университет) и Москвы (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ТОП ФИАН), Московский педагогический государственный университет, ФИЦ «Кристаллография и фотоника РАН», ФИЦ «Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН», Сколковский институт науки и технологий, НИУ «Высшая школа экономики»).

Молодыми участниками школы было представлено 35 устных и 34 стендовых доклада, среди которых проходил конкурс на лучший доклад. Дипломами Школы и памятными подарками были отмечены 8 участников, в т.ч. вк.м.н.с. лаборатории квантовых излучателей отдела перспективной фотоники и сенсорики ТОП ФИАН Александр Тарасевич, выступивший с докладом на тему «Особенности статистики фотонов люминесценции одиночных субмикронных кристаллов перовскитов MAPbI3», выполненным совместно с сотрудниками Института спектроскопии РАН, МПГУ и Университета Лунда.

Проведение следующей 27-й молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (КООС-2023) запланировано на октябрь-ноябрь 2023 года в г. Казань.

https://new.ras.ru/activities/news/shkola-po-optike-v-kazani/

Сотрудники ТОП ФИАН приняли участие в организации и проведении 26-й молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (КООС-2022) с 1 по 3 ноября в Академии наук Республики Татарстан в г. Казань.

Вдохновителем создания казанской молодежной научной школы-конференции по оптике и спектроскопии и ее бессменным проректором начиная с 1997 и по 2020 год был Виталий Владимирович Самарцев (1939-2021) - доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией нелинейной оптики Казанского физико-технического института им. Е.К. Завойского ФИЦ “Казанский научный центр Российской академии наук”, заслуженный деятель науки Республики Татарстан и Российской Федерации. Организаторами школы стали Казанский (Приволжский) федеральный университет и Академия наук Республики Татарстан. Сопредседателями программного комитета КООС-2022 выступили: д.ф.-м.н., профессор, президент АН РТ Мякзюм Халимуллович Салахов и член-корреспондент РАН, руководитель ТОП ФИАН Андрей Витальевич Наумов, выступивший на открытии Школы со вступительным словом о роли оптических и лазерных технологий в современной жизни и их связи с фундаментальными научными трудами академика Н.Г. Басова.

Слушателями Школы традиционно стали студенты, аспиранты и молодые учёные из различных городов России. В качестве приглашенных лекторов с 40-минутными лекциями по актуальным вопросам и современному состоянию исследований в области нелинейной и когерентной оптики, оптической спектроскопии перспективных материалов, когерентной лазерной спектроскопии, квантовой оптики, нанофотоники и зондовой микроскопии выступили известные российские учёные: д.ф.-м.н., профессор Овчинников О.В. (Воронежский государственный университет) «Коллоидные квантовые точки: взаимосвязь люминесценции с системой структурных дефектов», д.ф.-м.н., профессор Гайнутдинов Р.Х. (Казанский федеральный университет) «Проблемы квантовой физики и квантовых технологий», д.ф.-м.н., профессор Харинцев С.С. (Казанский федеральный университет) «Дизайн субволновых температурных профилей с помощью настраиваемых термоплазмонов», д.ф.-м.н. Маймистов А.И. (Национальный исследовательский университет МИФИ) «Нелинейные оптические свойства сред, имеющих топологические свойства. Феноменологический подход», к.ф.-м.н., с.н.с. Башаров А.М. (НИЦ «Курчатовский институт») «Оптика открытых квантовых осцилляторных систем в представлении алгебраической теории возмущений», к.ф.-м.н., с.н.с. Болдырев К.Н. (Институт спектроскопии РАН) «Спектроскопия высокого разрешения алмазных материалов с центрами окраски, к.ф.-м.н., доцент Гладуш Ю.Г. (Сколковский институт науки и технологий) «Фотоника углеродных наноструктур», д.ф.-м.н., профессор Сазонов С.В. (НИЦ «Курчатовский институт») «Оптико-акустические аналогии в исследованиях когерентных и нелинейных процессов», к.ф.-м.н., с.н.с. Гладуш М.Г. (Институт спектроскопии РАН, ТОП ФИАН, МПГУ) «Квантово-кинетическая теория фотолюминесценции», к.ф.-м.н., доцент Ковалюк В.В. (Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова, МПГУ, НИУ ВШЭ) «Интегральная фотоника».

2 ноября состоялось выездное научное заседание ячейки Young Minds Европейского физического общества, объединяющей студентов, аспирантов и молодых ученых МПГУ, ИСАН, ФИАН, ВШЭ и Сколтеха. Приглашенным докладчиком выступил профессор Фонда Александра фон Гумбольдта, доктор физ.-мат. наук, заведующий лабораториями в ФИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН и Сеченовском университете, приглашенный профессор Ганноверского университета (Германия) Хайдуков Евгений Валерьевич с лекцией на тему «Медицинская фотоника». Состоялось обсуждение возможных направлений сотрудничества научных групп из Казани (Казанский федеральный университет, Академия наук Республики Татарстан, ФИЦ «Казанский научный центр РАН», Казанский национальный исследовательский технический университет КНИТУ – КАИ), Воронежа (Воронежский государственный университет) и Москвы (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ТОП ФИАН), Московский педагогический государственный университет, ФИЦ «Кристаллография и фотоника РАН», ФИЦ «Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН», Сколковский институт науки и технологий, НИУ «Высшая школа экономики»).

Молодыми участниками школы было представлено 35 устных и 34 стендовых доклада, среди которых проходил конкурс на лучший доклад. Дипломами Школы и памятными подарками были отмечены 8 участников, в т.ч. вк.м.н.с. лаборатории квантовых излучателей отдела перспективной фотоники и сенсорики ТОП ФИАН Александр Тарасевич, выступивший с докладом на тему «Особенности статистики фотонов люминесценции одиночных субмикронных кристаллов перовскитов MAPbI3», выполненным совместно с сотрудниками Института спектроскопии РАН, МПГУ и Университета Лунда.

Проведение следующей 27-й молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (КООС-2023) запланировано на октябрь-ноябрь 2023 года в г. Казань.

Информация и фото предоставлены отделом по связям с общественностью ФИАН

https://scientificrussia.ru/articles/skola-po-optike-v-kazani

Квантовая гонка. В Петербурге обсудили развитие технологий

Благодаря «первой квантовой революции», которая произошла в XX веке, человечество пользуется лазерами, МРТ, мобильной связью, Интернетом. Во время «второй» намерено получить: а) суперзащищенную передачу данных (квантовые коммуникации), б) возможность быстро моделировать сложнейшие процессы — например, поиск новых лекарств (квантовые вычисления), в) способность на порядки усилить точность измерений, а то и измерять пока неизмеряемое (квантовые сенсоры). В Доме журналиста в рамках дискуссионного клуба «ДК Невский, 70» ученые обсуждали, долго ли ждать появления отечественного квантового компьютера «в железе».

Квантовая гонка. В Петербурге обсудили развитие технологий | У самых мощных современных суперкомпьютеров могут уйти годы на те расчеты, с которыми квантовый компьютер справится за секунды./ФОТО Михаила Терещенко/ТАСС

У самых мощных современных суперкомпьютеров могут уйти годы на те расчеты, с которыми квантовый компьютер справится за секунды./ФОТО Михаила Терещенко/ТАСС
Защита от злого умысла

Ранее на заседании у зампреда правительства РФ Дмитрия Чернышенко (он отвечает за вопросы цифровой экономики и инноваций) прозвучало, что до 2025 года на развитие квантовых технологий федеральный бюджет может выделить до 100 млрд рублей. С условием софинансирования со стороны участников.

В России разработаны «дорожные карты» — по развитию квантовых коммуникаций (за направление отвечает РЖД), квантовых сенсоров (Ростех) и квантовых вычислений (Росатом, а основной исполнитель — созданный больше 10 лет назад Российский квантовый центр, РКЦ).
Статья по теме:
Петербургские ученые покинули НИС «Ледовая база «Мыс Баранова»

Квантовые технологии уже используются, говорит Алексей Федоров, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ, основатель проекта по квантовым вычислениям QBoard.

Например, Газпромбанк и «Газ-промнефть» уже тестируют квантовые вычисления и квантовые коммуникации. В России созданы устройства для квантового распределения ключей: когда две стороны могут создать общий случайный невзламываемый ключ, чтобы применять его для шифрования данных. Технология может использоваться в финансовой сфере, в системах определения «свой-чужой» — везде, где критически важна защита от зло­умышленников.

Квантовые коммуникации — технология, которая наиболее близка к практическому применению, уверен Игорь Наливайко, зам. генерального директора компании, занимающейся проектированием информационных и оптических сетей. Компания была создана на базе Университета ИТМО, где существует сильная научная школа оптоинформатики и фотоники. В ИТМО предложили такую систему квантового шифрования, которая позволяет использовать обычные оптоволоконные линии.

— Метод показывает высокие результаты в плане надежности систем, дальности, скорости передачи квантов света, — рассказывает Наливайко. — Наверное, мы единственная компания в России, результаты разработок которой применяются в пилотах квантовых сетей различных корпораций и компаний.

Информация, о защите которой так беспокоятся, — это не только сведения, передаваемые людьми, компаниями, банками, государственными службами и так далее. Это и данные, которыми обмениваются «умные» вещи. Интернет вещей, применимый хоть для «умной» микроволновки, хоть для атомной электростанции, расширяется. И связь «умных» вещей должна быть защищена, комментирует Игорь Наливайко:

— Когда я говорю «вещи», я имею в виду не холодильник или чайник, а беспилотные автомобили, самолеты, поезда.

К примеру, беспилотные авто должны обмениваться информацией между собой, с другими устройствами, с городской инфраструктурой. Можно себе представить коллапс в случае, если в это «общение» вклинится злоумышленник.

Профессор Михаил Сергеев, зав. кафедрой вычислительных систем и сетей ГУАП, вместе с коллегами занимается поиском так называемых идеальных матриц Адамара — для безопасной передачи информации.

— Но мы «чувствуем затылком» дыхание квантовых технологий, — говорит профессор. — У нас есть планы приобрести генератор случайных чисел, который разработан в МИСиС, он позволит нам продвинуться гораздо дальше.

С помощью этого устройства можно создавать ключи для защиты информации при ее передаче.
Кубиты и кудиты

Некоторые компании уже применяют в пилотном режиме так называемые постквантовые алгоритмы. Это тоже способ защиты данных, но не для крупной телекоммуникационной инфраструктуры, а больше для конечных пользователей:

— Мы с коллегами шутим: вполне может быть, что уже в течение двух лет пользователи смартфонов во время очередного обычного автоматического обновления получат и постквантовые алгоритмы защиты данных, — комментирует Алексей Федоров.

Использование продуктов на основе технологии квантовых коммуникаций будет расширяться, полагает он, с развитием квантовых компьютеров.

Пока самая «быстросчитающая» машина — суперкомпьютер: она за минуты справляется с вычислениями, на которые обычному компьютеру нужны годы. В свою очередь на те вычисления, которые у суперкомпьютера займут годы, у квантового компьютера уйдут секунды.

— Но сперва появляются квантовые вычислители. Это устройства, которые решают отдельную локальную задачу, — поясняет Алексей Сантьев, ведущий инженер Национального центра квантового Интернета Университета ИТМО.

Квантовый компьютер — устройство, которое может реализовывать целый спектр таких задач, однако, продолжает ученый, пока даже прорывные квантовые компьютеры, которые сейчас разрабатываются в лабораториях «Интел», IBM и других тяжеловесов, способны решать лишь отдельные узкие теоретические задачи.

У истоков теории квантовых вычислений стояли советские ученые. Нобелевский лауреат американский физик Ричард Фейнман ссылался на работы Р. П. Поплавского и Ю. М. Манина. Как упомянуто в «дорожной карте», «все Нобелевские премии по физике советских и российских ученых связаны с достижениями в области квантовой физики».

Сейчас традиционно считается, что наиболее успешны в развитии квантовых вычислений Соединенные Штаты. Однако положение несколько изменилось, полагает Алексей Федоров:

— Последние очень значимые результаты в области квантовых вычислений были получены в Китае. Эта страна обогнала Штаты по количеству патентов в области квантовых технологий.

По словам Федорова, Европа сильна научными школами и фундаментальной наукой. Козырь России, также очень серьезная научная школа, позволяет не идти проторенными дорожками, по следам американских компаний-гигантов, а делать принципиально новые элементы квантового компьютера.

Например, создавать новые типы кубитов (наименьшей единицы информации в квантовых компьютерах) — кудиты. С их использованием, в частности, сейчас работает квантовый компьютер, созданный Российским квантовым центром и ФИАН им. П. Н. Лебедева в рамках «дорожной карты» и проекта лидирующих исследовательских центров.

В отечественных лабораториях создаются квантовые компьютеры на сверхпроводниках, нейтральных атомах, ионах и фотонах. Правда, количество кубитов в них — всего лишь единицы или десятки. Но Алексей Федоров считает ключевым показателем успеха не количество кубитов, а готовность компаний использовать квантовые технологии для решения своих задач:

— Думаю, на горизонте 2025 – 2027 гг. мы это увидим. А первые квантовые алгоритмы для решения прототипов прикладных задач мы увидим даже раньше.
Химики в надежде на физиков

Квантовые технологии не отменят ныне существующие. К примеру, есть задачи, с которыми вполне справляются и классические мощные компьютеры, и тем более суперкомпьютеры. Квантовые вычисления понадобятся в тех областях, где существующие методы показывают себя как медленные и неэффективные, уверена профессор Екатерина Скорб, директор Научно-образовательного центра инфохимии Университета ИТМО. Екатерине довелось работать в Гарварде в группе самого цитируемого химика мира Джорд­жа Уайтсайдса и общаться с нобелевскими лауреатами.

Инфохимия — экспериментальное направление на стыке информационных технологий и химии. И, как говорит Екатерина, в этой области мы уже на пределе вычислительных мощностей, очень нужны альтернативные методы вычислений.

Сейчас молекула даже на суперкомпьютере может рассчитываться несколько недель, добавила профессор. Химики надеются, что физики предложат алгоритмы, которые позволят делать это быстрее и эффективнее. Это принципиально ускорит и удешевит создание лекарств и новых материалов.

Сегодня разработка лекарства стоит до 2,5 млрд долларов, а путь до аптечной полки занимает 10 – 15 лет: препарат проходит множество испытаний, сначала доклинические, потом клинические, на людях. Квантовый компьютер поможет сократить время ожидания?

— Теоретически это возможно, если считать, что будет очень сложная система и у нас будет цифровой аналог организма, — говорит Екатерина Скорб о не самой близкой перспективе. — Но встанет вопрос, готовы ли мы доверять квантовому компьютеру, который предсказал определенную молекулу, а она не проходила клинических испытаний.

Впрочем, у химиков есть и собственные идеи насчет альтернативных подходов к вычислениям и хранению информации. Клетка — это ведь тоже система, в которой информация хранится, перерабатывается, передается. Причем химические тест-системы управляются с некоторыми задачами лучше любого современного компьютера. К таким задачам относится, например… определение, наступила ли беременность.
Дорога к инвестициям

Алексей Федоров считает, что именно механизм «дорожных карт» вывел финансирование разработок на новый уровень, это позволяет по отдельным направлениям конкурировать с мировыми центрами.

— Без преобладающей доли государственного финансирования в этой области не обойтись, это показывают примеры всех стран — лидеров данной области, — полагает ученый. — Однако хотелось бы в большем объеме частных инвестиций. Это важно, потому что позволяет делать продукты, ориентированные на потребности конечных потребителей. Сейчас флагманом частного финансирования этой области выступает Газпромбанк, также Росатом вкладывает свои частные средства в рамках «дорожной карты» по квантовым вычислениям. Есть и другие примеры, однако хотелось бы видеть больше заинтересованности индустрии.

«Дорожная карта» прописана на пять лет, но Федоров считает, что для большой страны масштаб планирования научных задач может быть не только пять, но и пятнадцать, и двадцать лет. В последние годы развивались государственные механизмы поддержки науки, но если их дополнить именно долгосрочными масштабными проектами, это привлечет в российскую науку ученых.

За последние годы многие зарубежные ученые меняли свои профессорские позиции в западных университетах на позиции в России. Успешно работает прог­рамма мегагрантов: к примеру, физик Жерар Муру в свое время стал нобелевским лауреатом, уже работая руководителем мегагрантовой лаборатории в университете Нижнего Новгорода.

— Конечно, сейчас есть определенные затруднения во взаимодействии с западными коллегами — им выстроили организационные барьеры, — говорит Алексей Федоров. — Но на уровне людей желание сотрудничать остается.

https://spbvedomosti.ru/news/country_and_world/kvantovaya-gonka-v-peterburge-obsudili-razvitie-tekhnologiy/

Санкт-Петербург, 6 ноября - АиФ-Петербург.

https://spb.aif.ru/society/kvantovye_kompyutery_zashchityat_ot_zloumyshlennikov

Традиционно лекторий проводится в антуражных локациях научно-исследовательских институтов и наукоёмких производств в наукоградах Московской области.

Основная идея проекта – полностью погрузить слушателей в научную атмосферу, доступно и интересно на территории наукоемких производств или НИИ рассказать о науке. Это дает возможность увидеть ее изнутри, напрямую пообщаться с учеными, сотрудниками производств, узнать новую актуальную информацию об отечественных разработках, вовлечь талантливую молодежь в сферу науки, повысить доступность информации о достижениях и перспективах российской науки. Одним из форматов проекта Science Talks стал Lab-стрим — прямые трансляции из лабораторий или производств, в рамках которых учёные показывают свои лаборатории, проводят небольшие эксперименты в прямом эфире.

Молодые ученые, которых приглашают в качестве спикеров на офлайн Sciencе talks, готовят небольшие, но яркие, понятные, интересные выступления, отвечают на вопросы слушателей.

Антон ПОПОВ, организатор, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией Института экспериментальной теоретической биофизики РАН:
— Сегодня лекторий проходит при поддержке Министерства информационных и социальных коммуникаций Московской области, которое помогло нам организовать масштабное мероприятие с использованием высоких технологий. Темп развития Sciencе talks растет, и с каждым разом мы выходим на новый уровень. Мы улучшили организацию, делаем анонсы, проговариваем со спикерами формат подачи, чтобы он был простым, но в то же время интересным, увлекательным. Наши лекторы разговаривают на языке, который понятен и неспециалистам - школьникам старших классов общеобразовательных школ, жителям и гостям наукоградов Московской области, интересующимся наукой, студентам, молодым ученым.

В этом году лекторий состоялся в Протвино уже второй раз и начался с экскурсии по АО «Протом». Медицинские физики, научные сотрудники ФТЦ «ФИАН» Александр Шемяков и Михаил Белихин показали уникальные пятиметровые протонные медицинские синхротроны «Прометеус», не имеющие аналогов в мире и предназначенные для лечения раковых опухолей. Передовые технологии, разработанные нашими учеными, позволяют поражать злокачественные опухоли, не нанося вреда здоровым органам.

Кирилл Болдырев, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией Института спектроскопии РАН, представитель наукограда Троицка показал эксперименты с жидким азотом ураном и другими веществами, обладающими удивительными свойствами.

Кирилл БОЛДЫРЕВ:
— Я хочу показать, что наука – это красиво. Искренне считаю, что красота спасет мир, и ученые занимаются точно таким же творчеством, как художники или музыканты. Всё это одно и то же, красота — это то, что нас зажигает. Я хочу продемонстрировать, как вижу эту красоту, заинтересовать людей, которые, возможно, не знают про эту область. Мое выступление, скорее, развлекательное, потому что мы занимаемся квантовыми технологиями, и не хотелось бы наскучить слушателям с тем, что им непонятно.

Выступление старшего научного сотрудника Института биохимии и физиологии микроорганизмов из наукограда Пущино Андрея Шадрина было посвящено самым передовым технологиям борьбы с антибиотико-резистентной микрофлорой. Бактериофаги — вирусы, которые живут много миллионов лет и могут избирательно поглощать бактерии. Эти вирусы сегодня используются  в качестве лекарства для уничтожения бактерий, которые невозможно убить антибиотиками.
Полина Глазкова, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского в Москве рассказала об эффекте плацебо: как работает то, что не должно.
В качестве ведущего и модератора в этом году пригласили корреспондента телеканала 360 Дмитрия Степанищева.

Дмитрий СТЕПАНИЩЕВ, модератор Sciencе talks:

— Этот формат уже выдержал семь серий, и у него большое будущее, потому что сегодня люди с каждым днем всё больше и больше вовлекаются в науку, стараясь разнообразить свою жизнь. Несмотря на доступ к интернету, у нас никогда нет доступа к конкретным людям. А здесь - прямой контакт с кандидатами, с докторами наук, с молодежью. Когда выступают люди лет 30, понимающие аудиторию, тренды, общающиеся в одной возрастной группе, то может появиться искра реального, живого диалога, который позволит почувствовать: наука очень важна и интересна. Перед нами реальная молодежь, которая делает крутые открытия, прорывается вперед, берет человечество и отправляет покорять космос.

https://inprotvino.ru/novosti/obrazovanie_i_nauka/nauchno-populyarnyy-lektoriy-proshel-na-territorii-protvinskogo-predpriyatiya-ao-protom

Полина Ковалёва, биомедицинский инженер из МИСИС, участвовала в разработке биополимера для регенерации тканей.

Российским учёным в этом году пришлось быстро приспосабливаться к новым условиям и решать непредвиденные задачи, чтобы не останавливать развития отечественной науки.

Исследователи вновь доказали, что могут реализовывать смелые идеи даже в самой непростой международной обстановке. В этом им помогли и правительственные гранты — без финансовой поддержки государства многие проекты остались бы только на бумаге.

Уникальный ядерный реактор

В сентябре четвёртый энергоблок Белоярской АЭС в Свердловской области первым в мире был полностью переведён на инновационное МОКС-топливо.

Это позволит увеличить количество топлива, доступного для атомной энергетики, в десятки раз, рассказал директор атомной электростанции Иван Сидоров.

Но, самое главное, в реакторе БН-800 четвёртого энергоблока можно применять отработавшее ядерное топливо других АЭС. Конечно, после соответствующей обработки.

По показателям надёжности и безопасности БН-800 входит в число лучших ядерных реакторов мира.
Фото Уралэнергострой.

В отличие от обогащённого урана, который традиционно применяется в атомной энергетике, МОКС-топливо состоит из оксидов плутония и обеднённого урана. Такое топливо производят на предприятиях Росатома в Красноярском крае.

Оксид плутония получают при переработке отработавшего ядерного топлива, а оксид обеднённого урана — из так называемых вторичных хвостов производства обогащённого урана.

Это позволяет пустить в дело "излишки" производства и снизить необходимость добычи урана для ядерных реакторов — несомненно, полезный шаг с точки зрения экологии.

Имплантат, предсказывающий речь

Учёные из НИУ ВШЭ и Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И. Евдокимова разработали нейросеть, которая прогнозирует слова, которые хочет сказать человек, по активности его мозга.

Точность алгоритма составила 55% и 75% для двух испытуемых. Для этого первому вживили в небольшой участок мозга всего шесть электродов, а второму – восемь.

Похожую точность в других исследованиях показывают устройства с электродами, расположенными по всей поверхности мозга.

Поясним, что электроды были внедрены в мозг людей для терапии тяжёлой эпилепсии, а не просто ради эксперимента.

Компактное устройство можно будет имплантировать под местной анестезией, что обеспечит более безопасное вмешательство, чем существующие аналоги.

Платформа "Северный полюс"

Ледостойкая платформа "Северный полюс" отправилась в первую арктическую экспедицию в августе 2022 года.

Это уникальное научно-исследовательское судно предназначено для круглогодичных экспедиций в высоких широтах Северного Ледовитого океана.

Главная ценность платформы – 15 научных лабораторий, в которых будет изучаться природа Арктики.

Проект самодвижущейся платформы "Северный полюс" разработан для восстановления регулярных исследований в Центральной Арктике.
Иллюстрация ААНИИ.

На "Северном полюсе" будут проводиться геологические, акустические, геофизические и океанографические исследования. На одной из его палуб оборудована взлётно-посадочная площадка для вертолётов.

Судно способно проходить во льдах без помощи ледокола и обеспечивает комфортные условия для жизни экипажа и научного персонала при температуре до -50°C и влажности 85%.

Платформа открывает новую веху в полевых исследованиях Арктики. Экспедиции на дрейфующих льдинах, первая из которых прошла в северных широтах ещё в 1937 году, ушли в прошлое. Ледовые станции стали слишком небезопасны в условиях таяния арктических льдов.

Аналог самого сложного в мире минерала

Кристаллографы из СПбГУ с коллегами из Чехии и США получили в лабораторных условиях вещество, похожее на минерал юингит.

Он имеет самую сложную структуру на Земле из всех известных.

Кроме фундаментального научного интереса это исследование несёт и практическую ценность.

В основе юингита — нанокластеры из атомов урана и карбонатных групп. Когда учёные разберутся в "превращениях" юингита, они смогут, например, попытаться сделать процесс добычи и переработки урана менее опасным для человека.

Российский квантовый компьютер

В 2022 году учёные из Российского квантового центра запатентовали физическую реализацию компьютера на многоуровневых квантовых ячейках памяти — кудитах.

Если кубиты — квантовые биты — могут принимать значения 0, 1, а также находиться в состоянии суперпозиции, то кудиты могут "содержать" три, четыре значения и более. А это значит, они могут хранить и обрабатывать ещё больше информации, чем "традиционные" кубиты.

При этом архитектура, предложенная российскими учёными — не просто теория. Универсальный квантовый компьютер с облачным доступом планируется создать уже через пару лет.

А сама облачная платформа для квантовых вычислений команды QBoard и Российского Квантового Центра уже существует.

Квантовую микросхему, которая применялась в эксперименте, изготовили сотрудники Лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ.
Фото НИТУ МИСиС.

В то же время учёные из НИТУ МИСИС и МФТИ создали первый в России квантовый процессор на 4 кубитах, который достиг 97% точности двухкубитных операций. Эксперимент был проведён 8 ноября 2022 года.

В обновлённую дорожную карту "Квантовые вычисления" правительства России входит создание квантового университета и программ дополнительного образования в этой сфере.

Импортозамещение в области квантовых технологий

Российский разработчик электронных устройств на основе квантовых технологий QRate представил детекторы одиночных фотонов, частиц света, которые смогут заменить иностранные устройства в условиях международных санкций в отношении России.

Такие детекторы являются ключевым компонентом в системах квантовой криптографии. Но применяются они и в телекоммуникациях, спектроскопии, разработке лекарственных препаратов, анализе ДНК и многих других научных областях.

Назальная вакцина от коронавируса

В 2022 году в гражданский оборот вышла назальная вакцина от коронавирусной инфекции, разработанная научным центром имени Гамалеи. Её предлагается применять в качестве бустера — через год после вакцинации стандартной вакциной от ковида.

Такая вакцина вводится в организм через нос и не требует использования иглы.

Самая тесная двойная чёрная дыра

Международная группа учёных получила новые доказательства наличия двойной сверхмассивной чёрной дыры в галактике OJ 287.

Вторая, менее массивная чёрная дыра вращается вокруг первой, дважды пронзая её аккреционный диск каждые 12 лет.

Этот рисунок иллюстрирует прохождение малой чёрной дыры через аккреционный диск большой.
Иллюстрация R. Hurt (NASA/JPL)/Abhimanyu Susobhanan (Tata Institute of Fundamental Research).

Новые данные были получены при участии космического проекта "Радиоастрон", который возглавляет Астрокосмический центр ФИАН и осуществляется при поддержке Роскосмоса.

Система OJ 287 является единственным на сегодняшний день известным представителем тесной двойной сверхмассивной чёрной дыры.

Первый спутник "Сферы" выведен на орбиту

22 октября 2022 года ракета-носитель "Союз-2.1б" стартовала с космодрома Восточный с первым аппаратом федерального проекта "Сфера" — "Скиф-Д" — на борту.

Роскосмос сообщает, что новый спутник позволит отработать технологии предоставления широкополосного доступа в интернет на всей территории России. Аналог американской системы Starlink.

Момент запуска ракеты "Союз-2.1б" с космодрома Восточный 22 октября 2022 года.
Роскосмос

В "Сферу" должны будут войти пять спутниковых группировок связи и пять группировок дистанционного зондирования Земли. В общей сложности для проекта "Сфера" будут созданы более 600 космических аппаратов.

Для этой и других нужд в России в будущих годах будет запущено серийное производство спутников.

Математическая модель сердечно-сосудистой системы

Российские исследователи из НИУ "Московский институт электронной техники" (МИЭТ) создали уникальное программное обеспечение. Оно позволяет прогнозировать, как тот или иной имплантат будет взаимодействовать с сердечно-сосудистой системой конкретного пациента.

Благодаря этому при разработке каждого отдельного устройства можно будет учесть индивидуальные особенности кровообращения пациента.

Это очень важный вклад российских учёных в персонализированную медицину будущего.

https://smotrim.ru/article/3127538

Как  возникает люминесценция и есть ли в ней польза, помимо красоты? Что такое органические светодиоды, и где они применяются? Можно ли измерять температуру светом? Об этом и многом другом ― в интервью с доктором химических наук, ведущим научным сотрудником лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН Ильей Викторовичем Тайдаковым.

― Откуда берется эффект люминесценции и как мы используем его на практике?

― Люминесценция — наверное, одно из самых красивых физических явлений, и человечеству оно знакомо с древности. Аристотель, например, упоминал о свечении моря из-за, как мы сейчас знаем, микроскопических организмов. Считается, что люминесценция впервые была описана научным образом Робертом Бойлем в середине XVII в. Он экспериментировал с алмазами и обнаружил, что после облучения солнцем они могут определенное короткое время светиться в темноте. Потом известный алхимик Винченцо Кашароло из Болоньи смог синтезировать первый искусственный люминесцентный материал. Он прокаливал тяжелый шпат в печи и обнаружил, что этот минерал после облучения солнцем светится в темноте достаточно продолжительное время. Потом был открыт фосфор, классический пример хемилюминесценции.

Большого интереса явление не вызывало приблизительно до середины XX в., когда было обнаружено, что оно может быть крайне полезно. В частности, основатель нашего института Сергей Иванович Вавилов решал с помощью люминесценции задачи освещения, химического анализа и визуализации тех объектов, которые не видно глазом. Вопросы люминесценции стали исследоваться достаточно широко, и в настоящее время ее изучение стало мощной отраслью современной химии, физики, материаловедения.

Что такое люминесценция? Это холодное свечение. Согласно классическому определению С.И. Вавилова, люминесценция есть «избыточное над тепловым излучение тела, длящееся  определенное количество (более 10-10 секунды)  времени». Ограничение по времени необходимо нам, чтобы отличить люминесценцию от других явлений, таких, как, скажем, отражение или рассеяние.  Все очень просто. Например, мы знаем, что, если взять тело с температурой выше абсолютного нуля, то есть примерно  ̶ 273º C, то оно испускает электромагнитные волны. В определенном диапазоне мы можем чувствовать эти электромагнитные волны как ощущение тепла. Это инфракрасное излучение. По мере того как тело нагревается, это излучение будет смещаться по спектру из инфракрасной области в красную. Если мы, допустим, будем прибавлять напряжение лампочке, сначала она просто нагреется, потом при достижении температуры нити  приблизительно 500–600º C начнет слабо светиться. И с ростом напряжения она будет светиться все ярче и ярче ― максимум будет смещаться по спектру.

А теперь возьмем светящиеся палочки. Если мы разломим такую палочку и встряхнем ее, то за счет химической реакции возникает свечение. Я могу совершенно спокойно держать в руках палочку, цвет свечения которой соответствует температуре нагретого тела порядка 3000º C. Однако в реальности никакого значительного тепла не выделяется. Это избыточное над тепловым излучение, то есть тело на самом деле холодное, а энергия выделяется в виде света.

У люминесценции могут быть самые различные источники возбуждения. Если направить ультрафиолетовый свет на сосуды, содержащие люминесцентный краситель, то мы увидим, что невидимое излучение ультрафиолета поглощается, а в видимом диапазоне в красной и зеленой областях выделяется свет. Естественно, при этом практически никакого нагрева нет.

Люминесцировать могут не только специально приготовленные химические соединения. Если мы направим ультрафиолетовый свет на кристалл оксида алюминия, содержащего примесь ионов трехвалентного хрома, он же рубин, мы увидим, что наблюдается яркое красное свечение. Этот эффект используется в том числе и в лазерах. Здесь, в ФИАН, был создан первый в Советском Союзе лазер на рубиновом стержне.

В быту нам знакомы люминесцентные метки на банкнотах, позволяющие кассиру в банке проверить подлинность бумаг. Есть люминесценция, вызываемая пучками электронов или рентгеновским излучением. На них работают флюорографические системы в поликлинике, а также электронно-лучевые трубки в телевизорах и осциллографах. Применение люминесценции чрезвычайно разнообразно и интересно, оно имеет громадное практическое значение. Вы можете с помощью красителя пометить трещины на поверхности детали и, облучив ее фонарем, увидеть, где краситель распределился, и обнаружить дефекты, невидимые для невооруженного глаза.

― Чем занимается ваша лаборатория? Какие в ней проводят исследования?

― Можно выделить три основных направления. Первое связано с исследованием люминесцентных органических красителей. Эта работа ведется в сотрудничестве с Институтом органической химии РАН. Мы изучаем новые красители, необходимые для создания органических светоизлучающих устройств и органических солнечных батарей. Роль красителя там сводится к тому, что он поглощает видимый свет и передает его на внутреннюю структуру батареи, и таким образом происходит разделение зарядов. В органическом светоизлучающем диоде происходит обратный процесс -  возбужденные молекулы, образующиеся при слиянии носителей зарядов, сбрасывают избыточную энергию в виде света.

Второе направление, наверное, самое для нас главное, ― это исследование люминесцентных материалов на основе так называемых лантаноидов. Это группа элементов-металлов с атомными номерами 57-71 в периодической таблице. Начинается ряд лантаном, заканчивается лютецием. Основная особенность этих элементов ― частично или полностью заполненная f-электронная оболочка. Она экранирована внешними электронами, и внутри нее возможны электронные переходы. Они отвечают за то, как свет поглощается и, самое главное, как свет излучается.  Конечно, мы изучаем не сами металлы, а образуемые ими трехзарядные ионы в составе более сложных так называемых, координационных соединений, где ион лантаноида дополнительно связан с различным окружением из органических молекул.

Хотя ионы лантаноидов могут люминесцировать сами по себе, правильно подобранное окружение позволяет усилить этот эффект многократно.

В лаборатории   мы  всесторонне изучаем внутренние механизмы передачи энергии в координационных соединениях, чтобы понять, как сделать их люминесценцию более эффективной, или почему она  в каких-то случаях, наоборот, отсутствует.   Понимание путей передачи энергии позволяет решать интересные практические задачи.

Так, одна из  интересных особенностей материалов на основе лантаноидов заключается в том, что эффективность передачи энергии в них при определенных условиях может зависеть  от температуры. Можно создать материалы, которые будут менять цвет люминесценции в зависимости от того, при какой температуре они находятся. Это так называемая люминесцентная термометрия.

Также мы создаем материалы, меняющие люминесцентный ответ в зависимости от каких-то внешних факторов среды — в частности, от наличия в ней определенных химических соединений.  Это тоже результат исследований механизма передачи энергии, на этот раз – почему она в некоторых случаях происходит неэффективно.

Мы, например, недавно запатентовали сенсор, который позволяет определять примесь обычной воды в тяжелой воде, что интересно для ядерной промышленности. Это очень простой метод и позволяет почти «на глаз», с применением простейших приборов определять даже очень незначительные концентрации.

― Вы затронули тему органических светоизлучающих устройств. Расскажите, пожалуйста, подробнее о технологии органических светодиодов и о том, какое у нее будущее.

― В современном материаловедении это одна из горячих тем. Но история началась довольно давно. В 1950-е гг. Андре Бернаноз из университета Нанси обнаружил, что кристаллы люминесцентного красителя под действием высокого напряжения начинают светиться. Приблизительно через десять лет, в 1960-е гг., химики обнаружили, что кристаллы нафталина и антрацена тоже обладают люминесценцией под действием электрического тока. Тогда этот феномен мало кого заинтересовал, поскольку он проявляется при очень высоких напряжениях, порядка сотен вольт, и, соответственно, практического применения тогда почти не имел.

Взрывообразный рост интереса к органическим светодиодам возник в 1987 г., когда Чинг Ван Танг и Стивен Ван Слайк опубликовали первую статью об органических светодиодах на малых молекулах. Исследователи использовали комплекс алюминия, который работал при низких напряжениях. То есть их диод включался при напряжении порядка 4–5 В, что было уже совершенно приемлемо для практических применений. В 1997 г. появились первые коммерческие дисплеи, правда, монохромные, выпущенные фирмой «Пионер». Ну а дальше рост был скачкообразный, и в 2002 г. Samsung уже выпустил первый коммерческий дисплей.

В чем принцип работы органических светодиодов? Диод представляет собой достаточно простую структуру: два электрода, между которыми находится слой органического люминофора. Когда мы пропускаем ток через диод, на отрицательном электроде происходит выпуск или, как принято говорить, инжекция электронов. В этот момент на положительном электроде, то есть на аноде приходит как бы забор электронов обратно и образуются, как физики говорят, дырки — вакансии, которые несут положительный заряд. Дальше эти электронные дырки начинают дрейфовать внутрь структуры. И в какой-то момент положительные и отрицательные заряды встречаются. Это приводит к тому, что образуется так называемый экситон, то есть квазичастица, которая содержит в себе энергию. А она куда-то должна деться. Один из вариантов ― уйти в тепло, но, если вы правильно подобрали материал, то он начинает люминесцировать. Это явление называется электролюминесценцией.

В теории все очень просто: однослойное устройство, металлический катод, металлический анод. Но на самом деле все гораздо сложнее. Во-первых, мы говорим об очень тонких слоях материала. Органика, как правило, ― это диэлектрик. Поэтому, чтобы проявились электропроводящие свойства, помимо определенной структуры, нужно еще и использовать очень тонкие слои толщиной в десятки нанометров. Во-вторых, оказывается, что нужно сделать так, чтобы встреча электронных дырок происходила в том слое, который светится, а не где-то на одном из электродов. Поэтому реальный органический светодиод представляет собой «пирог» из нескольких десятков специально подобранных слоев. Вся эта конструкция должна быть очень хорошо экранирована от воздуха и влаги, поскольку те моментально разрушают структуру.

Основная проблема OLED-технологии заключается в том, что это тяжелая задача для материаловедения и органической химии. Создание материалов, технологий их напыления или нанесения другим способом, герметизация всей этой структуры, обеспечение рабочих условий... До сих пор не полностью решена проблема синего цвета. Чтобы обеспечить полноцветный дисплей, OLED-устройство должно состоять из трех компонентов ― красного, зеленого и синего. Синие работают хуже всего, поскольку это самое высокоэнергетическое излучение и оно приводит к быстрой деградации слоя, экран выцветает.

Ну и, конечно, есть проблема создания новых люминофоров, поскольку современные материалы ― это либо полимеры, недостаточно долговечные и не слишком технологически удобные, либо материалы на основе комплексов платины или иридия, которые крайне дороги. Сейчас происходит поиск новых материалов на основе серебра, меди, золота. В целом это очень широкая область исследований, куда вовлечены химики, занимающиеся органической химией, координационными элементоорганическими соединениями, полимерной химией. Фактически все химические специальности так или иначе вовлечены в процесс поиска новых материалов для OLED-устройств.

― Вы упоминали материалы на основе лантаноидов, которые при изменении температуры могут изменять и цвет своей люминесценции. Расскажите о них.

― Здесь нужно объяснить, что такое координационные соединения лантаноидов. Это очень интересный класс материалов. В них есть центральный неорганический ион, окруженный «шубой», оболочкой химически связанных молекул, называемых лигандами. Лиганды могут быть неорганическими, но в нашей лаборатории мы занимаемся синтезом и исследованием именно органических лигандов. Прелесть этих соединений в том, что мы можем увеличить коэффициент поглощения света в десятки тысяч раз по сравнению с самими лантаноидами.

Органическая часть молекулы будет передавать энергию в центральный ион, который и излучает свет. А процесс передачи этой энергии зависит,  в том числе и от температуры. В нашей лаборатории совместно с учеными из Института элементоорганических соединений и с нашими коллегами из Франции и Португалии были исследованы новые материалы на основе тербия и европия. Это два наиболее ярко люминесцирующих иона лантаноидов. Физика люминесцентного процесса в них такова, что передача энергии между ионами европия и тербия сильно зависит от температуры. Когда мы меняем температуру окружающей среды, то либо возбуждаем только один ион тербия, либо энергия проскакивает через ион тербия и передается дальше на ион европия. А цвет свечения меняется с зеленого на красный, со всеми промежуточными цветами.

Если использовать такие методы, как запись и анализ спектров, то с помощью этого эффекта можно с точностью в доли градуса измерять температуру. Мы создали достаточно удачный термометр, работающий, правда, пока только при низких температурах, приблизительно при 100 К ― это температура жидкого азота. Но зато он обладает очень высокой чувствительностью. Преимущество подобных термометров заключается в том, что мы можем пользоваться им дистанционно — просто нанести слой на какую-то деталь и удаленно, светя лучом лазера или специальной лампы, регистрируя обратное излучение, мерить температуру в вакууме, в космосе. Материал, который нам удалось получить и протестировать, показывает одни из лучших характеристик в своем классе.

― Поделитесь с нами чем-то, чем бы вы, может быть, хотели похвастаться, важным и ценным результатом новой работы.

― Ну, мне кажется, похвастаться ― это не самая удачная формулировка для научной работы. Но тем не менее я думаю, что у нас есть несколько интересных результатов. Во-первых, мы уже несколько лет подряд в рамках проекта Российского научного фонда занимаемся исследованиями связи структуры органической части молекул с эффективностью люминесценции. Мы смогли исследовать несколько классов комплексов, показать, каким образом структура влияет на люминесцентные свойства. В определенных рамках мы можем направленно регулировать эти свойства и получать эффективные материалы. Мы понимаем, какая часть молекул за что отвечает, как они работают. Теперь нет необходимости перебирать бесконечное количество материалов.

Другая интересная работа ― в области органических красителей для электролюминесценции. Мы несколько лет взаимодействуем с Институтом органической химии и сейчас нашли некоторое количество любопытных красителей, имитирующих в светодиодах пламя свечи. Почему это важно? Существует проблема синего излучения в обычных лампах или экранах, которое вредно для сетчатки, вызывает ее деградацию и потенциально потерю зрения. Нам удалось найти красители, которые при достаточной яркости люминесцируют так, что в спектре практически нет синих компонентов. Это путь к созданию безопасных для глаз органических светодиодов.

Наконец, у нас есть успехи в области сенсорных материалов. Моими коллегами разработаны и протестированы материалы неорганических ионов, позволяющих эффективно определять небольшие концентрации цинка люминесцентным образом. Возможно, это будет некий наш вклад в лабораторную диагностику, в биомедицинскую химию.

Корреспондент Никита Ланской
Фотограф Елена Либрик
Оператор Дмитрий Самсонов

Источник - https://scientificrussia.ru