На вопрос «Ъ» о влиянии премии «Вызов» на развитие квантового компьютинга и науку в целом Илья Семериков ответил так: «Я надеюсь, что премия “Вызов” сможет не только дополнительно выделить направление квантовых вычислений, но и в целом сделает науку более привлекательной как для молодежи, так и для общества в целом, сможет поднять престиж профессии ученого в России».
СМИ о нас
| 15.02.24 | 13.02.2024 Коммерсант. Научные звезды первой величины |
Лауреаты премии «Вызов» дали интервью «Ъ»
Стать лауреатом Национальной премии в области будущих технологий «Вызов» почетно. Особенно почетно стать первыми лауреатами этой уникальной российской научной премии. «Ъ» следил за всеми этапами премии с момента ее учреждения. Теперь, когда имена первых четырех лауреатов прозвучали на всю страну, наш корреспондент встретился с ними. Илья Семериков, Гамлет Ходжибагиян, Рауль Гайнетдинов, Павлос Лагудакис рассказали о своих будущих работах, поделились мыслями о премии, дали советы молодым людям, желающим заниматься наукой. Учредителем премии является фонд развития научно-культурных связей «Вызов» совместно с Газпромбанком при поддержке правительства Москвы. Генеральным партнером премии выступает госкорпорация «Росатом».
«Перспектива» квантовых компьютеров
Илья Семериков
Фото: Фотобанк Фонда «Вызов»
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), заместитель руководителя научной группы в Российском квантовом центре (РКЦ) Илья Семериков стал лауреатом премии «Вызов» в номинации «Перспектива» за разработку технологии ионного квантового процессора с использованием многоуровневых квантовых ячеек памяти — кудитов.
Ультрахолодными ионами Илья Семериков занимается с 2014 года. Первоначально основное направление его работы было связано с оптическими стандартами частоты на ультрахолодных ионах. В 2019 году научная группа, в которой он работает, начала заниматься использованием ультрахолодных ионов для квантовых вычислений.
«На этот год у нас запланирована реализация нескольких новых квантовых алгоритмов, запуск ловушек на чипе для масштабирования ионных квантовых вычислений, создание новой установки для исследования фундаментальных основ квантовых вычислений на ионах, модернизация нашего квантового компьютера для достижения большей мощности,— рассказал «Ъ» Илья Семериков.— На сегодняшний день уже существует универсальный квантовый компьютер мощностью 20 кубит с облачным доступом. Мы видим два возможных направления дальнейшего развития. Мы можем пойти в сторону увеличения числа кубит — тогда к концу 2024 года у нас будет квантовый компьютер мощностью 50 кубит. Или нашей первоочередной задачей может стать увеличение достоверности операций. Для создания более мощного компьютера важны оба направления».
В квантовых компьютерах мощностью от 100 кубит нужно использовать не трехмерные ловушки Пауля, как в менее мощных компьютерах, а планарные ловушки (ловушки на чипе). Опытная партия таких ловушек по разработанному в РКЦ дизайну была изготовлена в Московском институте электронной техники (МИЭТ).
Молодым людям, выпускникам школ, интересующимся квантовым компьютингом, Илья Семериков рекомендует начать изучение темы с чтения статей и обзоров, найденных через поисковую систему Google Scholar по ключевым словам «quantum computation», и с книги Скотта Ааронсона «Квантовые вычисления со времен Демокрита». «На первых порах многое будет непонятно, зато появятся вопросы, станет яснее, что нужно изучать, чтобы дальше продвигаться в этой области»,— говорит Илья Семериков.
«Инженерное решение» по высокотемпературной сверхпроводимости
Гамлет Ходжибагиян
Фото: Фотобанк Фонда «Вызов»
Заместитель директора по научной работе Лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), кандидат технических наук Гамлет Ходжибагиян стал лауреатом премии «Вызов» в номинации «Инженерное решение» — за разработку магнитов на основе высокотемпературного сверхпроводящего материала для сверхмощных хранилищ электроэнергии и исследований новой физики.
Магнитами для ускорителей заряженных частиц Гамлет Ходжибагиян занимается с 1973 года. Он занимался разработкой магнитов для синхротрона «Нуклотрон» — сверхпроводящего ускорителя ядер в Лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) ОИЯИ, который был запущен в эксплуатацию в 1993 году. Дальше была разработка магнитов типа «Нуклотрон» для ускорителя SIS 100 в Дармштадте и для создаваемого на базе ОИЯИ коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility). В рамках проекта NICA была разработана концепция новой магнитной системы для обновленного синхротрона, «Нового нуклотрона». Систему предлагается сделать из ВТСП-материалов (ВТСП — высокотемпературная сверхпроводимость).
План будущих работ у Гамлета Ходжибагияна расписан по годам. 2024 год — участие в подготовке и проведении пусконаладочных работ магнитной системы коллайдера тяжелых ионов и легких поляризованных ядер NICA; завершение изготовления накопителя энергии NICA. 2025 год — запуск в эксплуатацию сверхпроводящего протонного циклотрона МСЦ-230. 2026 год — запуск в серийное производство магнитов из высокотемпературного сверхпроводника для синхротрона «Новый нуклотрон».
В этом году планируется также создание накопителя энергии из ВТСП-материалов для проекта NICA. Цель работы — устранить влияние коллайдера NICA на общую сеть электропитания Дубны, а также влияние пульсаций тока общей сети на работу ускорителей. При циклической работе синхротрона энергия периодически возвращается в городскую сеть, отрицательно влияя на других потребителей. Другие потребители, в свою очередь, также отрицательно влияют на работу ускорителя. Подобная ситуация существует, например, и в ЦЕРНе. От работы Большого адронного коллайдера зависят все потребители энергии в Женеве. Благодаря ВТСП-накопителю в проекте NICA эта проблема будет решена.
«Подобные накопители энергии востребованы во всем мире,— говорит Гамлет Ходжибагиян.— Они могут быть использованы, например, в зеленой энергетике. Там, где вырабатывается электроэнергия за счет солнечных лучей или энергии ветра, она вырабатывается в тот момент, когда дует ветер или светит солнце. Потребляться же она должна всегда. Поэтому необходим накопитель энергии, который накапливал бы энергию в момент ее генерации, а расходовал по мере необходимости. Такая же ситуация с регенерацией энергии в железнодорожном транспорте. Когда локомотив тормозит, он передает свою энергию поступательного движения в магнитное поле накопителя. Когда он ускоряется — энергия из накопителя передается железнодорожному составу. Возможно использование накопителей и в автомобильном транспорте. В будущем могут появиться и другие области применения, возможно, самые неожиданные».
По мнению Гамлета Ходжибагияна, ВТСП-материалы и ВТСП-технологии в ближайшие годы будут очень востребованны. Во многих сферах деятельности высокотемпературные сверхпроводники могут обеспечить огромную экономию. Пример этого — одна из технологий, представленных на премию «Вызов»,— ВТСП-кабель для проекта NICA, количество и стоимость которого благодаря облучению заряженными частицами была снижена в три раза.
По мнению Гамлета Ходжибагияна, выбор вузов, которые готовят высококлассных специалистов по криогенике и сверхпроводимости, очень широк. В их числе — МГТУ им. Н. Э. Баумана, МИФИ, МАИ.
Лауреат премии «Вызов» Гамлет Ходжибагиян отметил, что премия «Вызов» подтверждает признание важности проведенных исследований научной общественностью, является большим стимулом для сотрудников, участвующих в проведении научной работы, студентов, аспирантов и молодых ученых, выбирающих направление своей деятельности.
«Ученый года» создает новую фармакологию
Рауль Гайнетдинов
Фото: Фотобанк Фонда «Вызов»
Директор Института трансляционной биомедицины СанктПетербургского государственного университета и научный руководитель Клиники высоких медицинских технологий им. Н.И. Пирогова СПбГУ, кандидат медицинских наук Рауль Гайнетдинов — лауреат премии «Вызов» в номинации «Ученый года» за открытие принципиально новых лекарственных подходов для лечения болезней мозга.
Рауль Гайнетдинов — один из мировых лидеров в области фармакологии системы дофамина и рецепторов следовых аминов (TAARs). После окончания медико-биологического факультета 2-го Московского государственного медицинского института им. Н.И. Пирогова он пришел в НИИ фармакологии РАМН. Уже в то время он начал заниматься поиском новых эффективных антипсихотических и других средств для терапии заболеваний мозга, повышающих качество жизни человека и при этом не вызывающих серьезных осложнений. «Галоперидол без побочек» — так кратко формулирует тему своих исследований сам Рауль Гайнетдинов.
Рауль Гайнетдинов занимался исследованиями в США и Италии, с 2013 года работает в СПбГУ. В виварии Института трансляционной биомедицины собрана уникальная коллекция нокаутных лабораторных животных, то есть генетически модифицированных животных, у которых «выключены» рецепторы следовых аминов.
«Изучая этих животных, мы нашли большое количество изменений — функциональных, эмоциональных, биохимических. Это доказывает, что данные рецепторы являются новой мишенью для фармакологии. Наиболее изученный рецептор — TAAR1. В настоящее время уже разрабатываются инновационные лекарственные средства на основе TAAR1,— рассказал «Ъ» Рауль Гайнетдинов.— Такие лекарства могут применяться при лечении депрессии, шизофрении, тревожного расстройства. Стоит изучить возможность их использования для лечения паркинсонизма, болезни Альцгеймера, синдрома дефицита внимания и гиперактивности у детей (СДВГ), наркомании, алкогольной зависимости, никотиновой зависимости».
«Проводя эксперименты с нашей коллекцией животных, мы стараемся убедить весь мир, что не только TAAR1, но и остальные рецепторы следовых аминов могут быть интересны для фармакологии. Особый интерес представляют обонятельные рецепторы, отвечающие за инстинктивные запахи. Наиболее изученный рецептор — TAAR5»,— рассказал Рауль Гайнетдинов. По его мнению, исследования этих «обонятельных» рецепторов, которые ученые теперь находят и в мозге, могут в перспективе привести к созданию не имеющих мировых аналогов лекарств, применяемых не только в психиатрии, но и в онкологии и иммунологии. Новой фармакологии нужны серьезные инвестиции. И в этом он возлагает большие надежды на премию «Вызов». «Я надеюсь, что премия “Вызов” поможет найти серьезных инвесторов. Расходы на создание лекарственных средств в России намного ниже, чем, например, в США, где речь идет о суммах в миллиарды долларов. Дополнительное финансирование поможет ускорить разработку лекарств в России, а созданные лекарства можно будет вывести как на отечественный рынок, так и на китайский и индийский рынки»,— говорит Рауль Гайнетдинов.
На вопрос «Ъ» о том, в какие вузы он порекомендует поступать молодым людям, желающим заниматься новыми направлениями фармакологии, Рауль Гайнетдинов ответил так: «Я окончил медико-биологический факультет Второго меда. Сейчас в нескольких вузах есть медико-биологические факультеты. Но необязательно всем желающим поступать именно туда. Факультет фундаментальной медицины МГУ, Институт медицины СПбГУ, медицинские вузы Новосибирска и Томска дают очень хорошее образование. Тот, кто хочет заниматься медициной на современном уровне, должен иметь глубокое знание науки — знать новейшие лекарства, последние разработки, новые методы диагностики».
«Прорыв» в фотонике
Павлос Лагудакис
Фото: Фотобанк Фонда «Вызов»
Профессор Павлос Лагудакис, вице-президент по фотонике и руководитель Лаборатории гибридной фотоники в Сколтехе — лауреат премии «Вызов» в номинации «Прорыв» — за передовые исследования в области создания вычислительных устройств на основе поляритонов и разработку оптического транзистора. (Фотоника — передовая отрасль науки и технологий с использованием света, занимающаяся контролем и управлением оптическими сигналами, а также созданием разнообразных устройств, в которых вместо электрического тока используется свет.)
Павлос Лагудакис начал заниматься изучением поляритонов, составных частиц, возникающих при взаимодействии фотонов с элементарными возбуждениями среды, в конце 2000 года. Работая в западных университетах, он до 2016 года занимался организацией в России воркшопов для европейских ученых. С 2016 года профессор Лагудакис работает в России, в Сколтехе. В 2017 году он вместе с коллегами предложил концепцию первого поляритонного симулятора с использованием аналоговых вычислений, в 2019 году — первый поляритонный транзистор, работающий при комнатных температурах. Тогда для переключения состояния этого устройства с нуля на единицу требовалось 10–100 тыс. фотонов. «В 2021 году мы продемонстрировали возможность сделать то же самое, но уже с помощью всего одного фотона,— рассказал Павлос Лагудакис.— Сейчас мы стоим на пороге нового прорыва. Мы ждем выхода нашей публикации в журнале с высоким импакт-фактором. В ней рассказывается о том, что теперь мы можем соединять несколько транзисторов, создавая конфигурацию, которая называется “универсальный логический вентиль”, то есть логический вентиль, который обеспечивает корректное выполнение логических операций. Следующую задачу будут решать уже не научные физические лаборатории, такие, как наша, а инженеры — как перейти от единиц транзисторов к нескольким тысячам. То, как быстро будет достигнута эта цель, будет зависеть от приложенных усилий и инвестиций».
Павлос Лагудакис поделился дальнейшими планами на будущее: «Через пару лет мы планируем создать логические вентили, которые можно будет использовать не только для классических цифровых вычислений, но и для квантовых вычислений. Через пять лет — продвинуться в направлении с программируемым поляритонным симулятором. Создать прибор с несколькими тысячами узлов, с помощью которого можно будет решать разнообразные практические задачи, связанные с логистикой, энергоснабжением, распространением информации, то есть задачи, которые трудно решить с помощью классических алгоритмов».
«К нашей работе проявляют интерес представители различных секторов российского делового мира,— рассказал Павлос Лагудакис.— Мы часто общаемся с представителями ведущих государственных компаний, таких как “Ростех”, “Росатом”, РЖД, “Газпром”, Сбербанк. То есть с представителями тех сфер бизнеса, которые могут себе позволить вкладывать средства не только в разработки, но также и в исследования».
Отвечая на вопрос «Ъ» о том, где молодежь, желающая заниматься фотоникой, может получить образование, профессор Лагудакис сказал, что лучше знаком со столичными вузами, и в первую очередь порекомендовал родной Столтех: «Если вы живете в Москве, приходите к нам, поступайте на бакалавриат по направлению “физика и свет”. После нее можно будет в магистратуре продолжить исследования в области поляритоники. Но, разумеется, есть также МФТИ, МГУ, МИСиС — вузы, которые уже подготовили целую плеяду ученых высшего класса».
«В наше время в области фотоники назревает революция. Фотоника, которой мы занимаемся,— это электроника будущего. Россия уже занимает передовые позиции в разработке этого направления. Я надеюсь, что благодаря премии “Вызов” увеличатся инвестиции в эту сферу и всем фундаментальным разработкам найдется практическое применение»,— заявил в окончании интервью Павлос Лагудакис.
| 13.02.24 | 12.02.2024 ИА Красная Весна. Ученые поняли, почему некоторые сверхпроводники не подчиняются теории БКШ |
Химфак МГУ
Необычные сверхпроводящие свойства интерметаллического соединения галлия и молибдена выявила и объяснила исследовательская группа ученых МГУ и Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН), 12 февраля сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу МГУ.
Большую часть сверхпроводников можно описать с использованием теории БКШ (Бардина, Купера и Шриффера). Она хорошо описывает сверхпроводники с одной щелью и небольшим изменением теплоемкости при фазовом переходе, а также со слабым электрон-фононным взаимодействием. К таким веществам относятся металлы и интерметаллические соединения. Их сверхпроводящие свойства активно исследовались в сороковые, пятидесятые и шестидесятые годы XX века.
Руководитель исследования, заведующий кафедрой неорганической химии химфака МГУ член-корреспондент РАН Андрей Шевельков рассказал о задаче, которую поставили перед собой ученые:
«Сейчас мы пытаемся выяснить, почему существуют сверхпроводники, которые не описываются теорией БКШ. Например, двухщелевые сверхпроводники. Их известно очень мало, всего три доказанных и десяток предполагаемых. Поэтому мы не знаем, какими свойствами они обладают, как влияет наличие двух щелей. Единственный способ понять — найти их и тщательно исследовать».
Сверхпроводящая щель, один из фундаментальных энергетических параметров, характерный именно для сверхпроводников, представляет собой зазор на диаграмме их энергетического спектра (распределения электронов по энергиям).
Возможность того, что в сверхпроводящем состоянии интерметаллическое соединение галлия и молибдена Mo₈Ga₄₁ обладает двумя щелями, вызывала споры ученых в течение нескольких лет. Приводимые данные были противоречивы. А тот факт, что этот сверхпроводник из-за очень сильного электрон-фононного взаимодействия не подчиняется теории БКШ, не позволял описать его параметры и поведение.
Проведя исследования, команда ученых доказала, что в этом веществе разделены поверхностная и объемная сверхпроводимость.
«В нашей работе удалось показать, что это очень специфический однощелевой сверхпроводник, — пояснил Андрей Шевельков. — В нем сочетаются разные физические свойства: объемная и поверхностная сверхпроводимость. Поэтому при физических измерениях кажется, что в этом сверхпроводнике две щели. На самом деле одна относится к объему вещества, а другая — к его поверхности».
Чтобы это установить, ученые использовали четыре основных метода исследования. В том числе очень точный порошковый рентгенодифракционный анализ с использованием синхротронного излучения, который позволил оценить качество линий спектра и понять их особенности.
Кроме того, применялись измерения магнитных, сверхпроводящих свойств и два типа спектроскопии: ядерного магнитного резонанса и ядерного квадрупольного резонанса. Проведя анализ полученных данных, ученые поставили точку в поставленном вопросе.
Результаты комплексного исследования ученые представили в статье «Внутренняя поверхностная сверхпроводящая фаза в объемном однощелевом сверхпроводнике Mo₈Ga₄₁, наблюдаемая методами ядерного резонанса и туннельной спектроскопии», опубликованной в журнале Intermetallics.
Как пояснил Андрей Шевельков, «пока неизвестно, какое применение соединения такого типа могут найти в будущем. Однако при сочетании сверхпроводимости на поверхности и в объеме могут возникнуть интересные свойства. Например, теоретически возможно создать сверхпроводник, который будет частично выталкиваться магнитным полем, то есть объединить в одном веществе магнетизм со сверхпроводимостью».
| 13.02.24 | 12.02.2024 Научная Россия. Химики нашли союз поверхностной и объемной сверхпроводимости |
Автор фото - Ксения Лиокумович, Юлия Чернова / пресс-служба химического факультета МГУ
Сотрудники химического и физического факультетов МГУ совместно с коллегами из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН исследовали интерметаллическое соединение галлия и молибдена, обладающее необычными сверхпроводящими свойствами. Ученым удалось доказать, что в этом веществе разделены поверхностная и объемная сверхпроводимость. Работа выполнена в рамках национального проекта «Наука и университеты», который призван поддерживать и развивать научную деятельность и образование в России, и профинансирована Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, проект № 075-15-2021-1353. Результат опубликован в журнале Intermetallics.
Сверхпроводники привлекают большое внимание благодаря уникальной способности передавать электричество без потерь. Один из фундаментальных параметров сверхпроводника – сверхпроводящая щель. Это энергетическая величина, связанная с особенностями сверхпроводящего состояния.
Большую часть сверхпроводников можно описать с использованием теории БКШ, названной по первым буквам фамилий ее создателей: Бардина, Купера и Шриффера. Эта теория хорошо описывает сверхпроводники с одной щелью и небольшим изменением теплоемкости при фазовом переходе, а также со слабым электрон-фононным взаимодействием. К ним относятся металлы и интерметаллические соединения, которые очень активно исследовались в сороковые, пятидесятые и шестидесятые годы прошлого столетия.
«Сейчас мы пытаемся выяснить, почему существуют сверхпроводники, которые не описываются теорией БКШ, – рассказал руководитель исследования, заведующий кафедрой неорганической химии химического факультета МГУ член-корреспондент РАН Андрей Шевельков. – Например, двухщелевые сверхпроводники. Их известно очень мало, всего три доказанных и десяток предполагаемых. Поэтому мы не знаем, какими свойствами они обладают, как влияет наличие двух щелей. Единственный способ понять – найти их и тщательно исследовать».
В течение нескольких лет в литературе велись споры, может ли интерметаллическое соединение галлия и молибдена, Mo8Ga41, быть двухщелевым сверхпроводником. Данные были противоречивыми, а из-за очень сильного электрон-фононного взаимодействия этот сверхпроводник не попадает в рамки теории БКШ, поэтому описать его параметры и понять поведение трудно.
«В нашей работе удалось показать, что это очень специфический однощелевой сверхпроводник, – объяснил Андрей Шевельков. – В нем сочетаются разные физические свойства: объемная и поверхностная сверхпроводимость. Поэтому при физических измерениях кажется, что в этом сверхпроводнике две щели. На самом деле одна относится к объему вещества, а другая – к его поверхности».
Для выяснения этого вопроса были задействованы четыре основных метода исследования. Например, очень точный рентгенодифракционный анализ с использованием синхротронного излучения, с помощью которого можно оценить качество линий и понять их особенности. Также использовались измерения магнитных, сверхпроводящих свойств и данные двух типов спектроскопии: ядерного магнитного резонанса и ядерного квадрупольного резонанса. Совокупность этих методов и анализ полученных данных позволили дать окончательный ответ на поставленный вопрос.
«Пока неизвестно, какое применение соединения такого типа могут найти в будущем, – пояснил Андрей Шевельков. – Однако при сочетании сверхпроводимости на поверхности и в объеме могут возникнуть интересные свойства. Например, теоретически возможно создать сверхпроводник, который будет частично выталкиваться магнитным полем, то есть объединить в одном веществе магнетизм со сверхпроводимостью».
| 12.02.24 | 11.02.2024 ОТВ Серпухов. Сотрудники научных предприятий Большого Серпухова получили поздравления от Главы муниципалитета |
В рамках празднования Дня российской науки в Выставочном центре Протвино состоялось награждение лучших работников научной сферы.
По поручению Главы Городского округа Серпухов Сергея Никитенко его первый заместитель Олег Киселев вместе с заместителем главы администрации Протвино Оксаной Лебедевой поздравили и вручили награды сотрудникам научных предприятий.
За достижение высоких результатов, многолетний плодотворный труд, высокий профессионализм, большой вклад в развитие научно-промышленного комплекса Протвино благодарственные письма получили работники ООО «ВЕДА», ООО «НПО ДНК-Технология», ООО «Декёнинк Рус», ООО «Новые Технологии», АО «Прогресс», ФТЦ ФИАН и АО «ПРОТОМ».
Почетными грамотами за достигнутые трудовые успехи, высокий профессионализм и многолетнюю добросовестную работу были награждены представители ООО «ВЕДА», НИЦ «Курчатовский институт» - ИФВЭ и ООО «Ньюфрост».
| 12.02.24 | 09.02.2024 Хабр. Российские учёные создали алмазную подложку для сверхпроводящих детекторов |
Алмазы известны не только своей привлекательной формой и прозрачностью, но и рядом физико-механических свойств: высокой твёрдостью, теплопроводностью, большим показателем преломления. Чтобы применять алмазы в оптике, электронике и электрохимии, их подвергают металлизации: наносят на матрицу алмаза тонкий слой переходного металла. Группа учёных из Сколтеха, Физического института им. П. Н. Лебедева РАН и других ведущих научных организаций выяснила, как улучшить адгезию алмаза — то есть связь между алмазом и переходным металлом — с помощью ниобия. Работа опубликована в журнале Journal of Alloys and Compounds.
«У алмаза есть два ограничения, связанные с синтезом больших пластин и его металлизацией: когда мы начинаем металлизировать алмаз, то большинство контактов на нём не держится. Например, когда мы работали над детекторами для ионизирующего излучения и наносили золото и другие материалы, адгезия контактов к алмазу была очень плохой. В тот момент мы задались вопросом, как можно улучшить адгезию контактов к алмазу», — объяснил соавтор исследования, старший преподаватель в Центре технологий материалов Сколтеха Станислав Евлашин.
Один из наиболее эффективных способов металлизации алмазов — его спекание с такими металлами, как титан, хром, кремний, тантал, цирконий и другими. При их взаимодействии с углеродом формируется слой карбида металла. Авторы исследования остановили свой выбор на ниобии из-за его способности образовывать химически стабильные плёнки карбидов ниобия на поверхности алмаза, которые отличаются хорошей сверхпроводимостью, высокой температурой плавления и механической прочностью.
«Мы попытались сделать сверхпроводник на поверхности алмаза и пришли к тому, что если на неё наносить ниобий, а потом его отжигать и получать карбид ниобия, то при отжиге происходит химическая реакция с поверхностью и возникают следующие превращения: плёнка ниобия после нагрева переходит в соединение Nb₂C, и после дальнейшего нагрева больше 1200 ℃ она переходит в NbC», — продолжил Станислав Евлашин.
Визуализация исследования.
«Теоретические расчёты постоянной решётки карбида ниобия в зависимости от концентрации дефектов по углероду — зачастую в эксперименте наблюдается дефицит углерода — показали, что использованный способ синтеза карбида ниобия на алмазе позволяет получать карбид ниобия высокого качества, с параметром решётки, близкой к бездефектному материалу. Расчёты сверхпроводящих характеристик карбида ниобия показали сверхпроводящий переход при температуре 19.4 K, что оказалось близким к экспериментально измеренному значению. Полученный результат также говорит о высоком качестве экспериментально полученной плёнки», — пояснил соавтор исследования, профессор Проектного центра по энергопереходу Александр Квашнин.
«Стоит отметить, что низкая концентрация дефектов в полученном карбиде ниобия приводит к достаточно высоким значениям электронной диффузии, в сравнении с другими сплавами на основе ниобия. А это совместно с наблюдаемыми сверхпроводящими характеристиками представляет практический интерес для устройств квантового детектирования», — добавила соавтор исследования, научный сотрудник Московского педагогического государственного университета Анна Колбатова.
Исследователи пришли к выводу, что полученный карбид ниобия обладает свойством сверхпроводимости. Если наносить эту плёнку на поверхность алмаза, то за счёт высокой теплопроводности можно делать сверхчувствительные детекторы. Обнаруживать сигналы поможет высокий теплоотвод в алмазе — он происходит намного быстрее, чем в других материалах.
Работа выполнена в рамках двух грантов РНФ. Проект «Исследование влияния легирующих элементов на электрохимические характеристики наноструктурированных углеродных материалов для создания перспективных источников тока» (№ 22-73-10198) нацелен на получение результатов, которые могут быть использованы для создания электрохимических источников нового поколения. В рамках проекта «Новое поколение квантовых детекторов и источников одиночных фотонов на основе двумерных Ван-дер-Ваальс структур» (№ 21-72-10117) ведётся работа над устройствами для квантового детектирования, которые должны превзойти по характеристикам устройства, созданные с помощью традиционных технологий нанопроизводства.
В работе над исследованием также приняли участие учёные Юлия Бондарева, Фёдор Федоров, Александр Егоров и Никита Мацокин.
| 12.02.24 | 08.02.2024 Naked Science. Ученые создали алмазную подложку для сверхпроводящих детекторов |
Алмазы известны не только своей привлекательной формой и прозрачностью, но и рядом физико-механических свойств: высокой твердостью, теплопроводностью, большим показателем преломления. Чтобы применять алмазы в оптике, электронике и электрохимии, их подвергают металлизации — наносят на матрицу алмаза тонкий слой переходного металла. Группа ученых из Сколтеха, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и других ведущих научных организаций выяснила, как улучшить адгезию алмаза — то есть связь между алмазом и переходным металлом — с помощью ниобия.
Визуализация исследования / © Synthesis and characterization of niobium carbide thin films on diamond surface for superconductive application
Работа опубликована в журнале Journal of Alloys and Compounds. «У алмаза есть два ограничения, связанные с синтезом больших пластин и его металлизацией: когда мы начинаем металлизировать алмаз, то большинство контактов на нем не держится. Например, когда мы работали над детекторами для ионизирующего излучения и наносили золото и другие материалы, адгезия контактов к алмазу была очень плохой. В тот момент мы задались вопросом, как можно улучшить адгезию контактов к алмазу», — объяснил соавтор исследования, старший преподаватель в Центре технологий материалов Сколтеха Станислав Евлашин.
Один из наиболее эффективных способов металлизации алмазов — его спекание с такими металлами, как титан, хром, кремний, тантал, цирконий и другими. При их взаимодействии с углеродом формируется слой карбида металла. Авторы исследования остановили свой выбор на ниобии из-за его способности образовывать химически стабильные пленки карбидов ниобия на поверхности алмаза, которые отличаются хорошей сверхпроводимостью, высокой температурой плавления и механической прочностью.
«Мы попытались сделать сверхпроводник на поверхности алмаза и пришли к тому, что если на нее наносить ниобий, а потом его отжигать и получать карбид ниобия, то при отжиге происходит химическая реакция с поверхностью и возникают следующие превращения: пленка ниобия после нагрева переходит в соединение Nb₂C, и после дальнейшего нагрева больше 1200 градусов она переходит в NbC», — продолжил Станислав Евлашин.
«Теоретические расчеты постоянной решетки карбида ниобия в зависимости от концентрации дефектов по углероду — зачастую в эксперименте наблюдается дефицит углерода — показали, что использованный способ синтеза карбида ниобия на алмазе позволяет получать карбид ниобия высокого качества, с параметром решетки, близкой к бездефектному материалу. Расчеты сверхпроводящих характеристик карбида ниобия показали сверхпроводящий переход при температуре 19,4 K, что оказалось близким к экспериментально измеренному значению. Полученный результат также говорит о высоком качестве экспериментально полученной пленки», — пояснил соавтор исследования, профессор Проектного центра по энергопереходу Александр Квашнин.
«Стоит отметить, что низкая концентрация дефектов в полученном карбиде ниобия приводит к достаточно высоким значениям электронной диффузии, в сравнении с другими сплавами на основе ниобия. А это совместно с наблюдаемыми сверхпроводящими характеристиками представляет практический интерес для устройств квантового детектирования», — добавила соавтор исследования, научный сотрудник Московского педагогического государственного университета Анна Колбатова.
Исследователи пришли к выводу, что полученный карбид ниобия обладает свойством сверхпроводимости. Если наносить эту пленку на поверхность алмаза, то за счет высокой теплопроводности можно делать сверхчувствительные детекторы. Обнаруживать сигналы поможет высокий теплоотвод в алмазе — он происходит намного быстрее, чем в других материалах.
Работа выполнена в рамках двух грантов РНФ. Проект «Исследование влияния легирующих элементов на электрохимические характеристики наноструктурированных углеродных материалов для создания перспективных источников тока» нацелен на получение результатов, которые могут быть использованы для создания электрохимических источников нового поколения. В рамках проекта «Новое поколение квантовых детекторов и источников одиночных фотонов на основе двумерных Ван-дер-Ваальс структур» ведется работа над устройствами для квантового детектирования, которые должны превзойти по характеристикам устройства, созданные с помощью традиционных технологий нанопроизводства. В работе над исследованием также приняли участие ученые Юлия Бондарева, Федор Федоров, Александр Егоров и Никита Мацокин.
https://naked-science.ru/article/column/uchenyodyashhih-detektoro
| 12.02.24 | 08.02.2024 Ведомости. «Росатом» раскрыл характеристики первого серийного МРТ в России |
Первый серийный отечественный магнитно-резонансный томограф с индукцией магнитного поля 1,5 Тл будет иметь диаметр тоннеля 76 см, длину 150 см. Он рассчитан на максимальный вес пациента 250 кг. Благодаря характеристикам аппарата врачи смогут на снимках в деталях увидеть внутренние органы пациента и поставить ему точный диагноз. Об этом рассказали в «Росатом Хелскеа», который курирует проект создания российского МРТ. Компания планирует продавать его не только в России, но и за рубежом.
Отечественный МР-томограф
Магнитно-резонансная томография (МРТ) используется в сложных диагностических случаях, при подготовке к хирургическому вмешательству или назначении оптимального консервативного лечения. МРТ-исследование позволяет оценить степень повреждения внутренних органов и костно-мышечной системы, обнаружить опухоль или разрывы связок, повреждения сухожилий, хрящей.
Принцип действия
Магнитно-резонансный томограф (ядерно-магнитный томограф) создает магнитные волны, которые воздействуют на атомы внутри тела. Их вращение (спин) и возвращение в начальное положение позволяют с помощью математической модели получить качественное изображение внутренних органов и тканей.
Сегодня лидирующие позиции на мировом рынке МРТ-систем занимают Siemens, General Electric, Philips, Hitachi. В нашей стране создать серийный МР-томограф пытались с 80-х гг. XX в., но каждый раз возникали «объективные» трудности, которые не позволяли завершить эту работу, рассказал «Ведомости. Здоровью» главный внештатный специалист по лучевой и инструментальной диагностике Минздрава РФ, д. м. н., профессор Игорь Тюрин. Сейчас в России собирают аппараты МРТ в небольшом количестве, в основном низкопольные (мощность поля ниже 0,5 Тл). Они дают низкокачественное изображение, что затрудняет диагностику.
Например, научно-производственная фирма «Аз» представила низкопольный отечественный МР-томограф «Образ-1» в 1991 г. За время работы компания поставила в различные медицинские учреждения России и ближнего зарубежья более 100 МР-томографов, т. е. в среднем примерно по три в год.
Сейчас потребность в таких аппаратах еще больше, чем в 1980-е – 1990-е гг., уверен Тюрин. В 2019 г., до пандемии, в России на 1 млн человек приходилось 5,1 аппарата МРТ. Для сравнения: в Японии показатель составлял 57,4, в США – 38, следует из данных Организации экономического сотрудничества и развития. Сейчас лечебным учреждениям России требуется не менее 2500 аппаратов МРТ, а в данный момент функционирует около 1400.
В Минздраве России уточнили, что за последние годы количество МР-томографов увеличилось практически в 3 раза. Более 90% из них – это современные приборы с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл.
Сейчас медицинские учреждения закупают зарубежные МРТ-системы, которыми можно управлять удаленно. Такая возможность предусмотрена для оперативного технического обслуживания специалистами производителя (компании неохотно делятся подробными мануалами, чтобы не раскрывать свои коммерческие секреты). То есть при желании из-за границы могут дать команду – и дорогостоящие аппараты выйдут из строя.
Для достижения независимости России от внешних поставок МРТ-систем «Росатом Хелскеа» планирует начать к 2026 г. серийное производство российских томографов с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл. По словам представителя компании, первый отечественный аппарат МРТ будет соответствовать передовым мировым стандартам и полностью отвечать потребностям врачей и пациентов. В «Росатоме» оценивают емкость ключевого российского рынка МРТ-систем в 100 единиц в год, а общую потребность отечественного здравоохранения в таких устройствах – более чем в 1000 изделий.
Характеристики российского МР-томографа от «Росатома»
Номинальная индукция магнитного поля – 1,5 Тл
Максимальный вес пациента – 250 кг
Диаметр тоннеля – 76 см
Длина тоннеля – 1,5 м
Стабильность магнитного поля – 0,02 ppm/день
Однородность магнитного поля VRMS:
– в сфере 20 см – 0,06 ppm;
– в сфере 30 см – 0,2 ppm;
– в сфере 40 см – 1,2 ppm.
Пространственное разрешение – 0,6 мм с размером цифровой матрицы К пространства 1024 х 1024 пикселей.
Тип охлаждения – кондуктивный малогелиевый невыкипной, проверка и при необходимости заправка гелием осуществляется раз в 5 лет.
Планируемая адвалорная доля (процентная доля стоимости использованных при производстве комплектующих изделий в цене продукции) аппарата существенно превышает 70%. Компания планирует обеспечить полную технологическую независимость при производстве, эксплуатации и сервисном обслуживании на всем протяжении жизненного цикла изделия, пояснил представитель «Росатом Хелскеа».
«С течением времени появление отечественного МРТ поможет решить проблему нехватки аппаратов, но пока дефицит оборудования будет последовательно восполняться за счет реализации государственных программам в здравоохранении (т. е. за счет государственных закупок МРТ-систем зарубежного производства. – «Ведомости»)», – сказал Тюрин.
Диаметр тоннеля разрабатываемого «Росатомом» аппарата на 16 см больше, чем у большинства зарубежных аналогов. С помощью томографа можно будет обследовать людей любой комплекции. МР-томограф сможет делать срезы 0,6 мм с размером цифровой матрицы К пространства 1024 х 1024 пикселей (чем выше этот показатель, тем более четкую картинку получит врач).
Важная особенность разработки «Росатом Хелскеа» заключается в типе системы охлаждения: магнит кондуктивный малогелиевый невыкипной. Его нужно заправлять гелием раз в 5 лет. Обычные МР-томографы импортных производителей требуют дозаправки от трех раз в год.
Как правило, объем гелия для охлаждения стандартного МРТ 1,5 Тл составляет около 2000 л, а в отечественном МРТ «Росатом Хелскеа» – от 7 до 500 л, рассказал заведующий криогенным отделом Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН), научный руководитель проекта, д. ф.-м. н., профессор Евгений Демихов. Сотрудники ФИАНа участвуют в научном сопровождении проекта. Стоимость заправки стандартного МР-томографа составит 3,8–4 млн руб., согласно индексу цен «Газпром газонефтепродукт холдинга» на 9 января 2024 г., а отечественного – от 15 000 до 1 млн руб.
Свойства гелия
Гелий – это легкий (легче кислорода) инертный (одноатомный) газ без цвета, вкуса и запаха, который не задерживается в земной атмосфере, улетая в космос. Он используется в атомной промышленности, для ракетных двигателей, в производстве полупроводников, жидкокристаллических экранов и оптических волокон, а также охлаждения различного оборудования, в том числе аппаратов МРТ. Последнему способствует сверхнизкая температура кипения (-268,94 °C, газ никогда не становится льдом). Для сравнения: температура кипения часто используемого для охлаждения азота составляет -196 °C. Согласно индексу цен на гелий «Газпром газонефтепродукт холдинга», в январе 2024 г. газ подорожал в 2,2 раза до 17 066 руб. за 1 кг по сравнению с январем 2020 г.
Ранее эксперты оценивали стоимость запуска коммерческого производства российских МР-томографов в 4,5 млрд руб. в течение пяти лет. Разработка выполняется в соответствии с утвержденным графиком в тесном взаимодействии с Минздравом, Минпромторгом, РАН, другими организациями, рассказали в «Росатом Хелскеа».
Сейчас участники проекта определили требования к составным частям МРТ-аппарата, подготовили эскизную конструкторскую документацию на опытные образцы составных частей комплекса (ведется их изготовление) и архитектуру программного обеспечения (ПО), ПО активно разрабатывается и тестируется на виртуальных моделях и отладочных аппаратных комплектах функциональных частей, перечислил работы представитель «Росатом Хелскеа».
Пока проводятся НИОКР, «Росатом Хелскеа» определила основные технологии и требования к площадке для серийной сборки МРТ-аппарата, проработала производственную кооперацию. Запланированный выпуск составляет 100 единиц оборудования в год, что соответствует потребностям системы здравоохранения, уверены в компании.
Первый рабочий прототип разработки «Росатом Хелскеа» представит в конце 2026 г. Предыдущая полногелиевая версия МРТ, созданного в ФИАНе, успешно прошла испытания в Научном центре неврологии и Национальном медицинском исследовательском центре нейрохирургии им. академика Н. Н. Бурденко. По словам Демихова, устройство делает более качественные снимки, чем зарубежные аналоги, при этом стоит на 25% дешевле.
«По сложности аппарат можно сравнить с космическим спутником. Очень много разных систем, и каждая требует отдельной разработки. Поэтому участвовали самые разные специалисты», – рассказал Демихов.
Рынок
Звучат разные оценки текущего и будущего объема мирового рынка систем МРТ. Аналитическая компания Market Research Future считает, что он достигнет $5,1 млрд к 2030 г. при годовых темпах роста (CAGR) 7,3%. Другая аналитическая компания – Emergen Research полагает, что глобальный рынок систем МРТ достиг $5,2 млрд уже в 2022 г., и ожидает CAGR в 7% до 2032 г. Еще более оптимистичные оценки дает Prescient & Strategic Intelligence. По расчетам экспертов, глобальный рынок МРТ достиг $8,92 млрд в 2022 г. и к 2030 г. доберется до $14,9 млрд с CAGR 6,6% в 2022–2030 гг. Прогнозы учитывают рост объема инвестиций в МРТ-визуализацию, которая позволяет обнаруживать хронические заболевания на ранней стадии.
Сейчас «Росатом Хелскеа» прорабатывает с Министерством здравоохранения и правительствами регионов формирование долгосрочных контрактов и предварительных заказов, сообщил представитель компании. «Одновременно с этим рассматриваем возможности зарубежных рынков, так как продукт создается в том числе с учетом его экспортного потенциала», – добавил он.
Назвать стоимость одного аппарата станет возможно перед стартом серийного производства, уточнили в компании. Сегодня пока преждевременно озвучивать конкретные цифры, но основная задача компании – сделать аппарат полностью конкурентоспособным по соотношению цены и качества. Поэтому стоимость будет ниже, чем у зарубежных аналогов.
Технические и технико-экономические характеристики, которые компания заложила при разработке, делают аппарат привлекательным за рубежом, пояснил представитель «Росатом Хелскеа». В текущей ситуации, по его словам, рассматриваются рынки дружественных стран – СНГ, Юго-Восточной Азии, Ближнего Востока, Южной Америки, Африки. В «Росатом Хелскеа» отметили большой интерес турецких партнеров. Значительные перспективы компания видит на рынках стран БРИКС (Бразилия, Россия, Индия, КНР, ЮАР, ОАЭ, Иран, Египет и Эфиопия).
| 07.02.24 | 07.02.2024 Российская газета. Президент РАН Красников: Академия наук готова к экстремальным вызовам времени |
В четверг, 8 февраля - День российской науки. И ровно 300 лет, как в нашей стране была учреждена Академия наук. Накануне знаменательного события интервью "Российской газете" дал президент РАН академик Геннадий Красников.
Геннадий Красников: Ответы на вызовы, стоящие перед страной, должны вырабатываться в связке с фундаментальной наукой. Фото: Александр Корольков/ РГ
Уважаемый Геннадий Яковлевич, за месяц до 300-летия РАН указом президента вы введены в состав Совета безопасности. Это связано с юбилеем или причина в другом?
Геннадий Красников: Сейчас такое время - приходит понимание, что ответы на вызовы, стоящие перед страной, должны вырабатываться в связке с фундаментальной наукой. А у нас в Академии, и тем она уникальна, есть тринадцать тематических отделений, которые охватывают практически все направления науки, начиная от математики, химии, физики - до археологии, других гуманитарных дисциплин.
Плюс медицина и аграрии…
Геннадий Красников: Да, поэтому мы в Академии можем любую проблему рассматривать комплексно, с учетом всех ее аспектов. Не только технологических, но и социальных, юридических, экономических. Кроме того, полагаю, что руководство страны посчитало, что мое личное участие как президента Российской академии наук будет полезным в обсуждении вопросов, которые рассматриваются Советом безопасности. И конечно, этот шаг серьезно поднимает и статус Академии, и в целом связан с процессом включения Академии наук в государственную систему принятия решений.
С процедурой принятия таких решений напрямую связана экспертиза крупных научно-технических проектов. Когда слово ученых тут станет решающим?
Геннадий Красников: Если помните, мои первые действия как президента Академии наук были связаны с наведением порядка в экспертизе. Государству всегда, а сейчас особенно, нужна высокопрофессиональная, непредвзятая и объективная экспертиза. Скажу больше: право на такую экспертизу закреплено законом о Российской академии наук. Ведь что было раньше? Многие ведомства, корпорации создавали свои экспертные советы - априори лояльные к тому или иному ведомству или корпорации. И выходила путаница: на одну экспертизу нередко делались другие экспертизы, что не соответствовало ни задачам, ни закону. Поэтому в прошлом году я поставил этот вопрос на Совете по науке и образованию, который вел президент России, и по его итогам были даны необходимые поручения. Мы работали вплотную со Счетной палатой и заняли здесь принципиальную, даже жесткую позицию.
И есть подвижки? РАН в ее нынешнем статусе способна перебороть субъективизм разработчиков-заявителей и корыстные, нередко, интересы чиновников?
Геннадий Красников: Часть поручений президента еще в стадии реализации. Мы добиваемся того, чтобы на академическую экспертизу больше не делалось никаких дополнительных экспертиз. При необходимости есть система апелляции.
У нас, подчеркиваю, экспертиза абсолютно непредвзятая, у нас не возникает конфликта интересов. Ту позицию, что заняла здесь Академия наук, понимают и разделяют в правительстве и в администрации президента, и нам все больше доверяют в вопросах экспертизы. Так, в 2023 году количество экспертиз, проведенных РАН, увеличилось на 50 процентов по сравнению с предыдущим периодом. Думаю, что в 2024-м их будет еще больше…
Мы добиваемся того, чтобы на академическую экспертизу больше не делалось дополнительных экспертиз
Но с количеством приходит другая беда: в большом потоке можно утонуть, потерять главное. Не получается ли так, что ключевые, главные проекты, где прежде всего требуется профессиональная и непредвзятая экспертиза, от вас уводят? А вместо этого загружают рутиной…
Геннадий Красников: Рост связан как раз с тем, что нам стали давать на экспертизу серьезные проекты. Скажем, дорожные карты, которые ведет правительство. Это дорожные карты, связанные, в частности, с созданием новых материалов, искусственным интеллектом, с квантовыми вычислениями и квантовой передачей данных. Они все идут через Академию наук, и под каждую из них назначен ответственный научный совет, который внимательно рассматривает изменения и отчеты по выполнению дорожных карт.
Геннадий Красников во время интервью. 2017 год. Фото: Рамиль Ситдиков/РИА Новости
Академик Жорес Алферов любил бывать в Зеленограде. В один из приезов Геннадий Красников знакомил его с линией производства микроэлектроники, где стерильно, как в операционной. Фото: ПАО "Микрон"
Фото: Александр Корольков/РГ
То есть как сделанное соотносится с планами? А что еще кроме дорожных карт?
Геннадий Красников: Есть и другие большие проекты. Заявки на экспертизу по ним получаем как из администрации президента, так и от правительства.
Другое важное направление нашей деятельности связано с планированием и координацией научной деятельности, которую ведут институты, находящиеся под научно-методическим руководством РАН. От Академии наук, наших отделений требуется более глубокое планирование в таких делах. Причем в этой работе очень важно, чтобы наши отделения учитывали не только публикационную активность, но и востребованность научных результатов, участвовали в формировании связей от фундаментальной до прикладной науки.
А как оцениваете положение дел с аттестацией научных кадров? ВАК и дальше будет в состоянии перманентного реформирования или присуждение ученых степеней и званий должно стать исключительно внутренним делом научных организаций и университетов?
Геннадий Красников: Это хороший и своевременный вопрос. Взаимодействие РАН и ВАК должно носить более системный, глубокий характер. Мы видим много инициатив в вопросе защит и присвоения ученых степеней, которые требуют более детального изучения и анализа. Даже исходя из опыта своей работы с Физтехом в Долгопрудном я вижу, что у многих вузов собственный подход к присуждению ученых степеней. В этом университете под каждую защиту формируется разовый диссертационный совет, в МГУ другой подход - традиционный. Все это надо проанализировать, подвести итоги, взять на вооружение лучшие практики.
Есть и другой момент, который, мягко говоря, смущает. Передавая свои права и полномочия по присуждению ученых степеней ведущим университетам и научным организациям, ВАК перестает видеть всю картину. Нередко мимо экспертных советов ВАК проходят очень достойные работы, из-за чего падает научный уровень диссертаций, и требования к работам неизбежно опускаются.
Эта проблема могла бы стать предметом совместного рассмотрения президиума Академии наук и президиума ВАК с участием Минобрнауки, при котором функционирует сейчас Высшая аттестационная комиссия. Или как-то иначе можно ситуацию исправить?
Геннадий Красников: Поскольку Российская академия наук - это высшее экспертное научное сообщество, считаем, что влияние РАН на решения ВАК должно быть более существенным.
В таком случае позвольте вопрос на перспективу. Какие события, возможные технологические прорывы ожидаете и прогнозируете в профессионально близких вам областях науки и наукоемкого производства?
Геннадий Красников: Предсказания в науке - дело неблагодарное. В том числе потому, что нельзя исключить фактор случайности. Именно поэтому и говорим: фундаментальные исследования необходимо вести широким фронтом. Так как мы не знаем, где и в какой области произойдет важное научное открытие, необходимо держать руку на пульсе: иметь специалистов, которые могли бы подхватить то или иное исследование, не допустить отставания. Если этого не делать, то неизбежно наступит момент, когда мы не сможем понять сущность того, что удалось сделать кому-то другому за пределами нашей страны.
Если развитие фундаментальной науки идет широким фронтом, то в более прикладной плоскости, конечно, у нас есть определенные ориентиры. Первое - это вызовы, связанные с безопасностью - причем в самом широком смысле слова. Это и биологическая, и продовольственная безопасность, и безопасность в области здравоохранения, и кибербезопасность.
Вот такая молодежь работает в лаборатории ФИАН, где создан самый мощный в России квантовый компьютер на ионах. Фото: Сергей Куксин/ РГ
Второе - мы учитываем, что у нас большая страна. Поэтому особенно важны технологии, которые связывают эту территорию - такие как связь, транспорт. Актуальны и вопросы климатических изменений - учитывая, что на территории России температура растет в два раза быстрее, чем в среднем по миру. Нужно отслеживать, вести мониторинг, строить прогностические модели всего, что связано с вечной мерзлотой, с экологией. Все эти вопросы - также в фокусе внимания РАН.
Фундаментальные исследования нужно вести широким фронтом и держать руку на пульсе, чтобы в нужный момент иметь специалистов и быть готовыми подхватить перспективное направление
В конце прошлого года опубликован проект документа об увеличении в полтора раза ежемесячных выплат академикам и членам-корреспондентам государственных академий наук. Как решился вопрос?
Геннадий Красников: Вышло постановление правительства, и с 1 января 2024-го это уже действующая норма. В прошлом году был решен и еще один важнейший вопрос. Мы запустили шестую подпрограмму - добились финансирования фундаментальных и поисковых исследований в интересах национальной обороны и безопасности.
В структуре РАН недавно появилось четвертое территориальное отделение - Санкт-Петербургское. А что на южном направлении: чем приросла Академия и есть ли уже примеры научной интеграции на новых территориях?
Геннадий Красников: Южное направление представляет для нас особую значимость. Во-первых, потому что здесь большая концентрация населения - более 20 миллионов человек. Добавьте к этому экологические вопросы, связанные с обмелением Волги, Дона. Свои задачи есть и на Каспии, и в акватории Азовского моря, которое теперь является внутренним. В связи с климатическими изменениями возникают новые требования в градостроительной сфере - вспомните последние ураганы в Сочи и в Крыму…
Сейчас мы внимательно рассматриваем различные форматы работы с южным регионом. На данный момент создана Южная ассоциация научных учреждений под научно-методическим руководством РАН. В нее вошел Крым, все наши новые субъекты. Мы периодически встречаемся, обмениваемся соображениями. Крым открыто делится с новыми регионами опытом того, как в свое время проходила реинтеграция крымских научных учреждений.
На торжественном мероприятии, которое Академия наук проводит 8 февраля в Государственном Кремлевском дворце, представители новых регионов будут?
Геннадий Красников: Да, конечно.
В юбилей принято делать подарки. Чего больше всего в год 300-летия РАН ждут в академическом сообществе от государства, его институтов, крупного бизнеса?
Геннадий Красников: Основная дискуссия сейчас, наоборот, идет о том, как Академия наук может и должна использовать свой потенциал во благо страны. Вот это главное. И конечно, рады видеть востребованность Академии наук, которая растет буквально с каждым днем.
Тем временем
Премия "Вызов" мобилизует молодежь в науку
Из стен Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук, где в разные годы работали семь нобелевских лауреатов, вновь стали приходить будоражащие новости. Самым молодым - 31 год - лауреатом премии "Вызов", недавно учрежденной в России для поддержки передовых направлений науки и прорывных технологий, стал Илья Семериков, выпускник МФТИ, а ныне научный сотрудник ФИАН.
ЦВЗ "Манеж", 19 декабря 2023 года. Премия "ВЫЗОВ" в номинации "Перспектива" вручена Илье Семирикову. Фото: Премия "Вызов"
В команде с такими же молодыми соратниками Семериков занимается разработкой квантового компьютера на ионах - такая задача определена дорожной картой "Квантовые вычисления". В последовавших затем комментариях специалисты уточнили: Семериков в 2021-2022 годах работал в группе "Прецизионные квантовые измерения" в Российском квантовом центре, а руководил группой директор ФИАН член-корреспондент РАН Николай Колачевский. Отметим, что сегодня в ведущих научных центрах мира работают над созданием квантовых компьютеров на четырех основных платформах: сверхпроводниковых цепочках, ионах, нейтральных атомах и фотонах. Эксперты в этой области утверждают, что популярнее всего сверхпроводники - на их базе в Китае и США уже созданы самые мощные квантовые компьютеры - 66 и 65 кубитов соответственно. В России прототипы таких вычислителей еще только рождаются.
| 07.02.24 | 07.02.2024 Время Самара. В Самаре состоялось торжественное мероприятие ко Дню российской науки и 300-летию РАН |
Во вторник, 6 февраля, губернатор Дмитрий Азаров принял участие в мероприятиях в преддверии Дня российской науки. Торжественная часть прошла в Самарской государственной филармонии, где собрались представители научной общественности региона: академики, члены-корреспонденты, научные сотрудники организаций Российской академии наук, профессорско-преподавательский состав и молодые ученые ведущих вузов региона, инженеры и конструкторы промышленных предприятий Самарской области.
Дмитрий Азаров поздравил научную и вузовскую общественность с праздником и вручил дипломы лауреатам премий губернатора Самарской области за выдающиеся результаты в решении технических, естественно-математических, медико-биологических, социально-экономических, гуманитарных и авиационно-космических проблем. Также благодарственными письмами губернатора Самарской области были отмечены руководители научных организаций, расположенных на территории Самарской области, в связи с 300-летием Российской академии наук.
Глава региона напомнил, что согласно Указу президента РФ Владимира Путина в 2024 г. отмечается 300-летие Российской академии наук. В числе академиков РАН и самарские представители: Виктор Сойфер, Геннадий Котельников, Евгений Шахматов, Сергей Шевченко, Федор Гречников. Дмитрий Азаров поздравил Федора Гречникова с высокой государственной наградой — вчера Указом Президента ему присвоен Орден Дружбы.
Губернатор подчеркнул: фундаментальные исследования непосредственно влияют на темпы экономического роста страны, ее безопасность, технологический суверенитет. "Обеспечение суверенитета в сфере технологий — одна из ключевых задач. Без этого невозможен суверенитет страны. И от решения этой задачи, поставленной Главой государства, зависит достижение национальных целей развития, сохранение России как государства — прогрессивного, развивающегося, укрепляющего свою мощь. Самарская область занимает ведущие позиции в сфере научных исследований и их трансфера в различные отрасли экономики страны", — сказал Дмитрий Азаров.
Вузы, научные организации и индустриальные партнеры реализуют многочисленные совместные проекты. "В результате мы получаем новейшие научные достижения и наукоемкие технологии, находящие свое практическое применение. И вот здесь, конечно, усилия нам нужно наращивать значительно, мы над этим работаем", — сообщил глава региона.
Фундаментальная наука вузов Самарской области обеспечивает конкурентоспособность регионального образования в долгосрочной перспективе. Сегодня три вуза области (Самарский университет имени С. П. Королева, Самарский государственный медицинский университет и Тольяттинский государственный университет) являются участниками самой масштабной в истории России государственной программы поддержки университетов "Приоритет-2030".
В рамках федерального проекта "Передовые инженерные школы" в Самаре созданы две такие школы — на базе Самарского университета и СамГМУ. Совсем недавно было принято решение о создании третьей школы — на базе ТГУ. Губернатор поблагодарил за поддержку в этом министра науки и высшего образования РФ Валерия Фалькова.
Ряд университетов Самарской области являются опорными вузами. Вузы и научные организации региона успешно участвуют в реализации национального проекта "Наука и университеты".
Связь науки и производства обеспечивает и активно развивающийся научно-образовательный центр "Инженерия будущего", который является крупнейшим межрегиональным НОЦ страны и объединяет 49 предприятий, 25 университетов из разных регионов, 8 научных организаций. В числе партнеров НОЦ — и три университета из Республики Беларусь. "Стратегическими индустриальными партнерами выступают государственные корпорации Ростех, Роскосмос, Российские железные дороги. Партнерские соглашения у нас подписаны еще с целым рядом высокотехнологичных крупнейших в стране компаний", — добавил Дмитрий Азаров.
Губернатор выразил благодарность Совету ректоров за работу по реализации проекта международного межвузовского кампуса IT-направления, разработку идей при подготовке проектного технического задания. Заявка Самарской области на конкурсном отборе стала лучшей, была поддержана президентом РФ. К ее подготовке были привлечены и профессорско-преподавательский состав, и студенты, в области уже есть молодежный совет кампуса. Дмитрий Азаров отметил, что на недавнем совещании по развитию сети кампусов президент Владимир Путин обозначил ряд условий, которые должны обеспечивать современные кампусы, в том числе это обеспечение импульса развитию территорий, связи науки и производства, возможности для получения передовых знаний, доступа к ресурсам кампуса для одаренных школьников. Заявка региона была поддержана центром "Сириус", в перспективе в кампусе планируется разместить центр одаренных детей. Достигнута договоренность со Сбером о размещении там "Школы 21". Предусмотрены площади для индустриальных партнеров. Кампус, который будет возведен на перспективной территории, являющейся центром Самарско-Тольяттинской агломерации, рядом со стадионом "Солидарность Самара Арена", станет драйвером развития этого пространства.
"В нашем проекте все, на что обращал внимание президент, учтено. Мы комплексно подходим к реализации этого проекта. Эта тщательная проработка на старте крайне важна, чтобы этот проект был успешным, чтобы не пришлось потом что-то переделывать, чтобы решения, которые мы принимаем, были эффективными", — подчеркнул Дмитрий Азаров.
Губернатор заверил, что правительство Самарской области продолжит поддерживать научные коллективы, авторов перспективных исследований и экспериментальных разработок. "На указанные цели в региональном бюджете предусмотрено около 1 млрд рублей, — сообщил Дмитрий Азаров. — Это и софинансирование проектов и программ в рамках передовой инженерной школы, академического лидерства, и региональные бюджетные места в университетах, грантовая поддержка, поддержка технологического предпринимательства и так далее. Обязательно эту работу будем продолжать".
По решению главы региона в структуре областного правительства будет создан отдельный департамент науки и высшей школы. "Мы действительно сегодня настолько активно совместно ведем работу по научным изысканиям и их внедрению, что время пришло: такой департамент — не в структуре министерства, а в структуре правительства — будет создан в ближайшее время", — отметил губернатор.
Также Дмитрий Азаров напомнил, что 2024 г. — это третий год Десятилетия науки и технологий, объявленного президентом РФ Владимиром Путиным. Главная цель Десятилетия — в том, чтобы результаты научной деятельности стали более заметными, для государства и общества, востребованными и полезными.
Деятельность ученых, представителей науки, преподавателей вузов также направлена на воспитание настоящих патриотов России. Наряду с научными разработками и их внедрением, вкладом в будущее страны станет участие в выборах Президента в марте текущего года. Он отметил, обращаясь к научному сообществу, как важно не только самим прийти на выборы, но и объяснить значимость этого коллегам и студентам.
Глава региона подчеркнул: "Участие граждан в выборах — это самый верный показатель консолидации нашего общества, признак того, что всем нам небезразлична судьба России. Это свидетельство поддержки нашей страны на одном из самых непростых исторических этапов ее развития. Свидетельство того, что мы — единый народ с вековыми традициями и ценностями, главная из которых — любовь к Родине".
В ходе торжественного мероприятия глава региона вручил дипломы лауреатам премий Губернатора Самарской области за выдающиеся результаты в решении технических, естественно-математических, медико-биологических, социально-экономических, гуманитарных и авиационно-космических проблем. В этом году одной из обладательниц премии стала Вахнина Вера, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой "Электроснабжение и электротехника" Тольяттинского государственного университета. Она занимается разработками в сфере обеспечения надежного и безопасного функционирования объектов электроэнергетики при деструктивных факторах природных и техногенных электромагнитных воздействий.
Также дипломом как лауреат премии была отмечена Нонна Молевич, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, исполняющий обязанности заведующего теоретическим сектором Самарского филиала Физического института имени Лебедева Российской академии наук. Она развивает такие научные направления, как газодинамика и магнитогазодинамика тепловыделяющих газо-плазменных сред с широкими астрофизическими, аэрокосмическими и лабораторными применениями.
За выдающиеся результаты в решении социально-экономических проблем обладателем премии стал Евгений Франк, доктор экономических наук, доцент, проректор по развитию кадрового потенциала и воспитательной работе Самарского государственного технического университета. Развиваемые им научные направления — "Построение региональной инновационной системы Самарской области", "Развитие кадрового потенциала региона и система профессионального образования".
За выдающиеся результаты в решении гуманитарных проблем премия присуждена Олегу Буранку, доктору педагогических наук, доктору филологических наук, заведующему кафедрой литературы, журналистики и методики обучения Самарского государственного социально-педагогического университета. Он разработал научно-методические основы изучения русской литературы XVIII века в вузе, является автором вузовских учебных пособий.
За выдающиеся результаты в решении авиационно-космических проблем премию получил Валерий Матвеев, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры теории двигателей летательных аппаратов имени Лукачева Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева. Сфера его научных интересов — повышение энергетической эффективности рабочих процессов лопаточных машин двигателей и энергетических установок летательных аппаратов, он является автором более 180 печатных работ, 15 патентов и авторских свидетельств по таким научным направлениям, как "Методы и средства проектирования центростремительных и осевых микротурбинных приводов", "Математическое моделирование и оптимизация рабочих процессов многоступенчатых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей".
Также лауреатом премии стал Сергей Харитонов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории дифракционной оптики Института систем обработки изображений РАН — филиала Федерального научно-исследовательского центра "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук, автор более 180 печатных работ, 10 патентов и авторских свидетельств.
Вера Вахнина в своем ответном слове поблагодарила Дмитрий Азарова за оценку ее вклада в развитие региональной и российской науки, и отметила большую поддержку, которую оказывает глава региона развитию университетской науки и талантливой молодежи.
Нонна Молевич подчеркнула, что эта премия является оценкой не только ее работы, но и всего ее коллектива, в основном молодежного. Она также отметила значимость региональной поддержки для молодых ученых: "Молодые дают импульс для дальнейших научных прорывов. Я хочу еще раз поблагодарить руководство Самарской области за постоянную поддержку фундаментальной в том числе науки — это и система губернских грантов, премий, и конкурсы многочисленные молодых ученых. Это очень нужно для нас как наставников, так и для молодых прежде всего".
Евгений Франк в ответном слове отметил роль вуза в развитии кадрового потенциала для экономики и промышленности региона и страны, для обеспечения технологического суверенитета. "Сегодня вся наша работа направлена на выполнение этой задачи под девизом "наука, кадры и инновации для нашей победы во благо России", — сказал он. — Молодежь идет в науку, а это значит, у нас есть будущее".
Олег Буранок напомнил о той важной роли педагогов в подготовке учеников, которые в будущем идут в науку, достигают успеха в других отраслях. "Завершился Год педагога и наставника, сейчас объявлен Год семьи. Мы, конечно, отдаем дань уважения нашим учителям. Есть за что сказать спасибо, в том числе нынешнему поколению преподавателей, учителей. По оценкам Министерства просвещения, система образования Самарской области по итогам 2023 года вошла в пятерку лучших в стране", — подчеркнул Дмитрий Азаров.
Также были отмечены благодарственными письмами губернатора Самарской области коллективы научных организаций, расположенных на территории Самарской области, которые успешно ведут фундаментальные и прикладные исследования по приоритетным направлениям естественных, технических и гуманитарных наук.
За достижение высоких научных результатов и в связи с празднованием в 2024 г. 300-летия благодарственные письма губернатора Самарской области вручили: Самарскому филиалу Физического института имени Лебедева Российской академии наук; Отделению "Институт систем обработки изображений — Самара" Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"; Самарскому федеральному исследовательскому центру Российской академии наук.
Кроме того, особое внимание на мероприятии было уделено самарским династиям, в которых на одном научном поприще работают несколько поколений семьи. В частности, научно-педагогическое семейное дело продолжили сыновья Олега Буранка. Старший сын стал кандидатом исторических наук, младший — доктором исторических наук. По словам главы династии, внук тоже планирует стать историком. Доктор педагогических наук считает важнейшей задачей сейчас воспитание гражданина и патриота, сохранение в обществе единения.
Завершая церемонию награждения, губернатор поздравил всех с Днем российской науки. "Я желаю вам успехов в ваших изысканиях, непременно реализации, воплощения в жизнь, внедрения ваших идей, технологий — и, конечно, мирного неба над головой. Об этом сегодня заботятся, исполняя свой долг перед Родиной, тяжелым ратным трудом наши воины — защитники, настоящие герои. Подвиг наших защитников накладывает особую ответственность, чтобы мы каждый день делали все для приближения святого дня победы", — обратился губернатор.
| 07.02.24 | 07.02.2024 Российская академия наук. Предложено новое понимание природы джетов - струй плазмы из чёрных дыр |
Фундаментальный прорыв в изучении чёрных дыр и джетов сделали российские учёные. Их разработки помогут астрофизикам отыскать в космосе такие гипотетические объекты, как «кротовые норы» (или «червоточины») и кварковые звезды.
Исследователи из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), Московского физико-технического института (МФТИ) и Крымской астрофизической обсерватории РАН предложили новое понимание природы джетов — струй плазмы, которые на скорости, близкой к световой, вырываются из сверхмассивных черных дыр в центре некоторых галактик. Статья с результатами исследований опубликована в журнале Monthly Notices of Royal Astronomical Society.
По современным представлениям, джеты образуются, когда вещество из звёзд или газовых облаков устремляется в гравитационную яму сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики. При этом материя образует дискообразную структуру — так называемый аккреционный диск. Взаимодействие этой массы и магнитного поля чёрной дыры порождает мощный выброс, который в виде узкой струи устремляется в космос. Длина такого выброса достигает сотен и тысяч световых лет.
На основе наблюдений, сделанных современными космическими телескопами, исследователи предложили новаторский подход к определению физический параметров, определяющих активность этих объектов. Причём оказалось, что выдвинутая гипотеза хорошо сочетается с другими знаниями об этих космических объектах и укладывается в математические уравнения.
«Раньше предполагали, что джет имеет коническую форму, расширяясь по мере удаления от своего ядра–основания. Причем считалось, что плазма в джете разогнана в начале до максимальной скорости и на всем его протяжении распространяется равномерно. Однако ранее мы показали, что, наоборот, джет имеет форму параболы, а вещество в нем не движется равномерно, а разгоняется на каждом этапе пути. Эти данные существенно противоречат общепринятому методу оценки магнитного поля в джетах. В нашей новой работе мы предложили такой метод определения магнитного поля в джетах, который согласован с новой картиной формы джетов и ускорения плазмы в них. Хотя этот метод требует больше наблюдательных данных, он позволяет легко экстраполировать величину поля с парсековых масштабов на масштабы гравитационного радиуса, то есть заглядывать в самое сердце активной машины», — объяснила суть новых предположений Елена Нохрина, старший научный сотрудник Лаборатории проблем физики космоса ФИАН, заведующая лабораторией фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ.
Она отметила, что новые данные позволили усовершенствовать способ, которые астрофизики прежде использовали для расчета свойств джетов — так называемый метод сдвига ядра. Он заключается в том, что основание джета, если смотреть на него в радиодиапазоне, как правило, смещено от своего истинного положения.
При этом, в зависимости от частоты радиоволн, это видимое местонахождение меняется. В результате новаторская модель джета, заложенная в традиционную методику расчета, позволила учёным с высокой точностью определить энергию магнитного поля ряда сверхмассивных чёрных дыр, из которых вырываются джеты.
Изображение джета в галактике М87 (обсерватория Радиоастрон, частота: 1668 МГц)
Для примера учёные приложили свое понимание природы джета к галактике М87 и квазару NGC 315. Эти объекты хорошо изучены в ходе реализации международного проекта «Телескоп горизонта событий» и по данным наблюдений на других интерферометрах со сверхдлинными базами. Сделанные расчёты показали, что новая теория хорошо сочетается с прежде известными данными.
Как считают авторы работы, предложенная модель не только поможет в изучении сверхмассивных чёрных дыр и их джетов, но также даст возможность открыть новые экзотические объекты, которые в настоящее время существуют в виде гипотез.
«В частности, известно, что скопления вещества в аккреционном диске вокруг черной дыры не могут образовать магнитные поля с энергией более 104 Гс (гаусс). Значит, усовершенствованный нами метод сдвига можно использовать как индикатор. Если мы зафиксируем объекты с энергией магнитного поля, которая превышает этот уровень, то можем предположить наличие новых, неизвестных прежде форм пространства-времени», — пояснила Елена Нохрина.
Например, считает учёный, благодаря более точному пониманию природы джета астрофизики получат новый инструмент для поиска в космосе таких высокоэнергетических объектов, как «кротовые норы», или, как их называют за рубежом, «червоточины». Это гипотетические «тоннели», которые из-за неравномерности пространства-времени могут напрямую соединять удаленные точки Вселенной.
Другой тип объектов, неизвестных науке, которые можно обнаружить, используя предложенные модели, — это кварковые звёзды. Так астрофизики называют гипотетические массивы в космосе, которые состоят не из атомов, а из кварков — самых элементарных «кирпичиков» материи.
В ближайшей перспективе новая модель джетов может быть полезна при подготовке научной программы российской космической обсерватории «Спектр-М», запуск которой запланирован в начале 2030 годов. Одна из задач этой миссии — поиск «кротовых нор» в квазарах.
Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.
