Интервью с Макаровой Людмилой Александровной

Как вы решили прийти в науку и почему выбрали именно физику?

Сейчас я преподаю и занимаюсь научной деятельностью на Физическом факультете, но будучи студенткой я не представляла, что так произойдет. Я шла на Физфак, совершенно не понимая, что такое наука. В школе у меня был прекрасный преподаватель физики, поэтому поступление на факультет прошло гладко. Но оказалось, что заниматься наукой – это что-то совсем другое, не похожее на решение школьных задач. Я попробовала себя в других сферах: работала аналитиком и менеджером по маркетингу, но осознала, что это мне совсем не нравится. Уже во время обучения на старших курсах и написания диплома я понимала, что мне лучше и комфортнее заниматься научными задачами, особенно когда есть какая-то глобальная научная цель.

Кроме того, интересно, что я не заканчивала кафедру магнетизма, а училась на кафедре квантовой теории и физики высоких энергий. Я случайно познакомилась с заведующим кафедрой магнетизма, профессором Перовым Николаем Сергеевичем через подругу, которая у него училась. Мы поговорили с ним о научной деятельности и научных задачах, я посмотрела на атмосферу в лаборатории и решила поступать в аспирантуру на кафедру именно к нему. Получается, мою судьбу и текущую позицию на данный момент определило мое окружение.

Насколько сложно было изучать новый раздел физики, уже окончив факультет?

Я бы не сказала, что это просто. До сих пор иногда я чувствую пробелы в знаниях, которые обычно наши профессора дают на лекциях студентам. Нет предела совершенству, поэтому я стараюсь развиваться и узнавать новые для себя сведения.

Расскажите, какими исследованиями вы сейчас занимаетесь? Выходили ли в последнее время интересные статьи?

Я уже достаточно давно, примерно 5 лет, веду направление магнитных эластомеров и магнитных композитов. Это материалы, которые состоят из микро- или наномагнитных частиц, внедренных в жидкость, полимер или другую реологическую матрицу. Такие материалы могут быть использованы для создания различных элементов и устройств многофункционального назначения, например, датчиков и клапанов в инженерных направлениях, а также для диагностики и терапии рака в биомедицине, в робототехнике.

Сейчас я занимаюсь проектом, поддержанным Российским научным фондом, по созданию и исследованию слоистых композитных мультиферроиков на основе магнитных эластомеров. Пьезополимеры – это материалы, в которых под действием на них механических деформаций возникают электрические напряжения. Первый слой предлагаемого мультиферроика и есть такая пьезополимерная пленка, второй слой – магнитный эластомер. Он гибкий за счет того, что сделан на основе электрически нейтрального полимера с низким модулем Юнга, и реагирует на магнитное поле, поскольку в материале есть магнитные частицы. В магнитном поле эластомер деформируется, изгибается. Из-за этой деформации изгибается и пьезослой, и возникает электрическое напряжение. Эффект, когда мы воздействуем на образец магнитным полем и получаем электрический отклик, называется магнитоэлектрическим эффектом. Такой материал является магнитоэлектриком или, в более общем смысле, мультиферроиком, то есть материалом, обладающим двумя типами упорядочения: он ферромагнитный и ферроэлектрический. За счет механической связи удается достичь достаточно больших величин магнитоэлектрического эффекта.

На данный момент мы опубликовали две работы по слоистым композитам. Первая статья была посвящена по статическому эффекту, другая – динамическому. Мы показали, что возможно резонансное усиление магнитоэлектрического эффекта. Сейчас наша научная группа готовит еще две публикации по этой теме: мы создали аналитическую модель и теорию, по которой некоторые характеристики можно посчитать, аппроксимировать и сравнить с экспериментальными данными.

Также мы получили гораздо большие значения эффекта за счет введения дополнительных условий. Мы измеряем магнитоэлектрический эффект не только в переменном магнитном поле, но и прикладываем поле смещения, то есть внешнее постоянное магнитное поле. Получаются очень интересные немонотонные зависимости частоты и напряжения от данного поля смещения . Мы получили, что при определенных условиях эффект достигает 140 В/(см*Э), что на 2 порядка больше, чем опубликованные ранее данные для двухслойных структур.

Пока что мы сделали акцент на увеличении максимального эффекта, но в то же время я занимаюсь и поиском механизмов этого явления: из-за чего возникает изгиб. По существу, в однородном магнитном поле изгиба быть не должно, однако предложено качественное объяснение такому изгибу. Также меня интересует вариация состава: магнитные эластомеры могут состоять как из железных микрочастиц, так и из ферритов кобальта, допированных цинком, и других микро- или наночастиц. Из-за разницы в составе возможно совсем другое взаимодействие с магнитным полем, другая магнитная восприимчивость, а значит материал будет работать в другом диапазоне полей и, соответственно, частот. Также интересно рассмотреть возможность появления дополнительного заряда в пьезослое, внедрив сегнетоэлектрические частицы в пьезополимер.

Есть ли прикладные применения Ваших исследований?

Такие материалы, относящиеся к мультиферроикам, могут использоваться в качестве преобразователей энергии. От движения поездов в метро, движения лифтов внутри здания, например, возникают не только механические, но и магнитные шумы. Эти магнитные шумы, попадая на такой магнитоэлектрический элемент, возбуждают в нем магнитоэлектрический эффект, и магнитный шум может быть преобразован в полезный электрический сигнал. Куда его отправить – дело инженеров и технологов. Но в целом идея такова, что любая работа электронного устройства требует энергии, и мультиферроик может стать автономным источником энергии, датчиком, преобразователем энергии.

Что вам больше всего нравится в вашей научной деятельности?

Больше всего мне нравится возможность выбирать, куда двигаться. С одной стороны, это может пугать студентов, которые только начинают заниматься наукой, но мне нравится, что не приходится заниматься неинтересными вещами.

Когда я пришла в науку, включилась моя творческая составляющая, потому что идеи исследований появляются из статей, которые ты читаешь, и экспериментов, которые проводишь. Когда приходит интересная идея и получается положительный результат, чувствуешь удовольствие от своей деятельности.

Конечно, в научной деятельности есть рутина, без нее не обойтись ни в одной сфере. Не бывает такого, что все дается просто так: одну идею получится воплотить сразу, с другой придется долго разбираться и развивать её, чтобы померить желаемый эффект.

Иногда мне бывает тяжело самой себя вдохновлять. Я много работаю, но не всегда чувствую отдачу: я знаю, что меня ценит руководитель, но хочется, чтобы была поддержка и со стороны.

К чему вы стремитесь в науке?

Мне хочется достичь идеи, которая бы меня удовлетворила. Так было с моей кандидатской диссертацией, я долго не могла поймать суть: руководитель давал мне задачки, но результаты меня не вдохновляли. Потом я придумала направление, в котором получила задуманный эффект. Эта работа тоже относилась к области мультиферроиков, но со смесью ферромагнитных и сегнетоэлектрических частиц в электрически нейтральном полимере. Сейчас такими исследованиями занимаются и в других лабораториях, что меня очень радует, ведь я стала в каком-то смысле основоположником этого направления. В дальнейшем мне бы хотелось разработать и продумать такую концепцию, чтобы она помогла развивать данное научное направление дальше. И, конечно, повышать уровень знаний в своей области, не останавливаться на достигнутом. Смотря на преподавателей нашей кафедры, смотря на лучших ученых на международных конференциях, я стремлюсь к такому же уровню, чтобы заинтересовать себя и своих студентов, которые в будущем смогут посвятить себя науке.

А сейчас вы уже преподаете? Что для вас самое интересное в преподавании?

Сейчас я веду один спецкурс и работаю с кафедральным практикумом. Для меня главное – зажигать людей, чтобы они сидели на парах с горящими глазами. Несмотря на то, что спецкурс я преподаю уже шестой год, каждый год я нахожу новые интересные вопросы, которые мы со студентами можем обсудить на занятиях. Вопросы интересны мне, но я надеюсь, что такой формат преподавания не вызывает негатива у студентов.

Вы экспериментатор. Как вы считаете, какую роль играют практикумы в обучении студентов?

Практикумы очень важны для понимания сути физических процессов. Спецпрактикумы более интересны студентам, потому что такие практикумы уже касаются выбранной ими специальности и помогают глубже разобраться не только в выбранной теме, но во всей физике магнитных явлений.

Я всегда за экспериментальную деятельность у студентов, потому что, проводя эксперименты, они могут получить результаты, которые их смогут вдохновить.

Когда студентам стоит приходить в лабораторию? Какими знаниями должен обладать студент, чтобы прийти к вам в лабораторию?

Мне кажется, что 3 курс оптимален для начала работы в лаборатории, а 2 курс стоит посвятить поискам группы, в которой хотелось бы работать. У студентов третьего курса достаточно знаний, а также появляется время и желание разнообразить свою учебную деятельность.

Никаких специальных знаний не нужно, мы всему научим, но очень приветствуются навыки в программировании. У меня есть лишь одна просьба к студентам – проявлять инициативу, потому что руководитель может просто забыть, что вам нужно дать задачу или помочь с чем-то.

О своей научной деятельности рассказала кандидат физико-математических наук, ассистент кафедры магнетизма Макарова Людмила Александровна.