Абрау-Дюрсо и наука
Источник: ИНверсия
Если бы в 2004 году студенту первого курса Алексею Дронову сказали, что через 15 лет он станет известным учёным и будет рассказывать «ИНверсии» о материалах для фотокатализа, он бы рассмеялся. Прилежным студентом его назвать было трудно: тройки в дипломе это могут подтвердить. Но что же такого произошло, что на четвёртом курсе он уже выступал на международной конференции в Абрау-Дюрсо, диплом писал по результатам исследований целой научной группы (где был полноправным участником), а на первом курсе аспирантуры опубликовал статью в зарубежном журнале и получил свой первый научный грант? Ответ прост: студент Алексей Дронов понял, что взаимная любовь с наукой – дело благодарное и перспективное. Стоит только взяться за развитие этой науки своими руками.
Сегодня Алексей Дронов – кандидат технических наук, доцент, заместитель директора Института перспективных материалов и технологий (ПМТ) по научной деятельности. В его научном арсенале более 30 статей, более 20 выступлений на научных конференциях и 7 разработок с патентами. Мы попросили Алексея Алексеевича рассказать нашим читателям о том, какими путями он попал в аспирантуру и что интересного есть в современной науке для молодых учёных.
На своём месте
– Алексей Алексеевич, мы уже поняли, что путь к науке у вас был тернист. Расскажите немного о своём студенчестве.
– Это классная история. Изначально я не поступил на тот факультет, на который хотел. А хотел я на ЭКТ, потому что эти три буквы обозначали электронику и компьютерные технологии. В школе я очень увлекался компьютерами, и для меня было почему-то очевидно связать свою жизнь с ними. Только потом я понял, что на ЭКТ есть ещё и квантовая физика, и биомедицина и так далее. Но по воле судьбы мне не хватило одного балла, и пошёл я на факультет ЭТМО в группу по направлению «Промышленная экология».
– Пошли с чувством разочарования? Или всё-таки простили себе этот один балл?
– Очень быстро простил. Дело в том, что на нашем курсе подобрался дружный коллектив студентов, и мне это очень понравилось. Правда, когда началась учёба, некоторые предметы давались мне с трудом. Я постоянно пересдавал матанализ, физику. В принципе, это странно, потому что я учился в физмат классе, но тут, видимо, свою роль сыграл и самый прекрасный «недостаток» человека – молодость… Короче, первые два с половиной года я совершенно не понимал, зачем мне всё это нужно. А когда было распределение, я перешёл из Экологии на МФХ (Материаловедение и физическая химия), и там уже моим вниманием завладела работа научной группы Сергея Александровича Гаврилова – «Технологии низкотемпературного синтеза наноматериалов». Когда я пошёл к ним на практику, я в прямом смысле прикоснулся к науке: стал получать результаты, какие-то процессы наблюдать, делать эксперименты… И я понял, что нахожусь на своём месте. То есть если посмотреть мою зачётную книжку, до третьего курса там были сплошняком «двойки-тройки». Но дальше кроме пятёрок ничего не было вообще.
– Этот интересный опыт помогает вам сейчас в работе со студентами?
– Конечно. Я теперь всегда стараюсь эту идеологию держать в голове. Студенту мало что понятно, пока он не «потрогает науку руками». По крайней мере, это касается технологий и материалов. Мы в Институте ПМТ стараемся уже с первого курса вовлекать ребят в практическую деятельность. Например, у нас есть курс «Введение в специальность», где мы рассказываем, чем мы занимаемся, показываем все лаборатории и делаем со студентами простые задания: от печати на 3D принтерах до пайки, измерения параметров и работы с химией. Изучаем технику безопасности. Одеваем ребят в специальные защитные костюмы, в которых надо работать в чистых комнатах, и так далее.
Студентам всё это нравится, они втягиваются, и потом им гораздо проще учить теорию. Учёба становится понятной, и их мотивация растёт. Они чаще остаются работать в профессии, поступают в аспирантуру, остаются в науке.
– Какой процент поступает в аспирантуру?
– Скажем так: никогда ещё не было поступающих меньше, чем контрольные цифры приёма.
Жизнь учёного
– Эта практика, эксперименты, опыты – это самая интересная часть жизни учёного или нет?
– Естественно, со временем круг дел от «работы руками» меняется до какого-либо руководства. Проектом, группой – не важно. И в это время приоритеты меняются в сторону научного признания. Признания твоих работ, разработок.
– Вы сейчас про научные статьи?
– Да, про статьи и сопутствующее финансирование научной деятельности. Финансирование – это огромный мотиватор как для молодёжи, так и для учёного с большим именем. Но в этом состоянии нужно уже немного переключаться с «ручной работы» на «мозговой штурм». На написание статей, заявок, отчётов и так далее. Это уже не так интересно, как получение какого-либо значимого научного результата «руками», но удовольствия от этого результата больше.
Учёный удовлетворён, когда его признали, когда он выиграл грант, когда у него вышла статья, на которую ссылаются. Когда он понимает, что его исследования актуальны и нужны.
– Вы – учёный в области исследований низкотемпературных процессов синтеза функциональных наноматериалов. Чем занимается эта область науки?
– Во-первых, она занимается наноматериалами и методами их получения. Низкотемпературные методы – это жидкостные методы, электрохимические, золь-гель методы и так далее. Те, где используют температуру меньше 200-300 градусов Цельсия. Например, это электрохимия: когда мы в стакан добавляем электричество и формируем там какие-то либо плёнки и наноструктуры. Кстати, подобные лабораторки мы проводим со студентами уже на первом курсе. Показываем ребятам метод молекулярного наслаивания и жидкой фазы. Берутся два стаканчика: водном катионы металла (растворённые ионы металла), а в другом – анионы халькогенидов (ионы серы или селена). Когда подложка окунается в один стакан, на неё прилипает некоторое количество металла. Фактически это даже не металл, а заряженный ион металла. То есть до металла она ещё не дотягивает. А потом эта же подложка окунается в раствор с ионами серы. И уже там этот «недометалл» соединяется с серой, и получается слой сульфида какого-то металла. Например, сульфида индия, сульфида кадмия или кадмий-теллура – полупроводниковые соединения с определёнными свойствами. Но толщина такого слоя очень маленькая – один мономолекулярный слой.
– А видно, что что-то произошло на этой подложке?
– Один слой на глаз не видно. Но если мы используем развитую поверхность – шероховатую – и на неё наслаиваем слоёв 30-50 (в зависимости от соединений), она начинает приобретать цвет, начинает поглощать свет. Поглощение света зависит от ширины запрещённой зоны полупроводника. Зная, какой цвет должен быть у соединения, можно понять, насколько правильно всё сделано.
Научные разработки
– Как вы думаете, какие разработки Института ПМТ не получились бы без вашего участия?
– Я думаю, что рано или поздно всё бы получилось и без меня. Незаменимых людей нет. Да и прошло то время, когда научное исследование и тем более значимое научное открытие, возможно было бы сделать в одиночку. Но вот чем я горжусь, что получилось с моим участием, на моём недолгом веку учёного, это разработки в области пористых анодных оксидов: пористый анодный оксид алюминия, нанотрубчатый анодный оксид титана. Сейчас мы занимаемся ещё пористым анодным оксидом вольфрама: это очень интересные с функциональной точки зрения материалы. Они применяются, например, при тонкой фильтрации жидкостей, в искусственном фотосинтезе. Второе, чем мне сейчас очень нравится заниматься, это металл-ионные аккумуляторы. Мы делаем новые материалы для металл-ионных аккумуляторов, которые будут обладать гораздо большей ёмкостью, чем на сегодняшний момент, и смогут работать при низких температурах (при которых, как мы знаем, обычные литий-ионные аккумуляторы отказываются работать, потому что просто замерзают). То есть мы стараемся, чтобы при таком же объёме, как в современных смартфонах, ёмкость была не 5000 мАч, а в три раза больше. И чтобы при температуре -30°С у вас телефон продолжал работать, не отключался.
– Что из того, что вы назвали, уже работает и уже внедрено?
– Все подобные материалы внедряются достаточно хорошо. Тот же пористый анодный оксид алюминия хорошо себя показал как фильтр для гемодиализа, если мы говорим про применение в биотехнологиях (это фильтры для крови, которые для олимпийцев делают, например). Если мы говорим про наноструктуры оксида титана, они уже лет 20-30 используются как фотокатализаторы. Им можно очистить воду от загрязнений, можно разлагать воду на водород и кислород (так, чтобы водород потом использовать). И все эти материалы мы всё время пытаемся модифицировать, чтобы улучшить их свойства.
– Если вернуться на 10 лет назад, какие разработки миэтовских учёных вы бы выделили как ключевые?
– Разработки – это результат огромного труда научных коллективов. Поэтому ключевое в работе учёного – это именно процесс, участие в создании чего-то нового. И это отмечается как заслуга. У нас многие профессора и преподаватели получали премии правительства Москвы и Правительства РФ, их деятельность признана на мировом и российском уровне. А насчёт разработок… Для меня важными кажутся разработки Института БМС, которым руководит Сергей Васильевич Селищев. Они сделали и дефибриллятор, и «Спутник» – аппарат вспомогательного кровообращения. Им удалось эти разработки внедрить на рынок, что по сложности и важности задач не уступает исследованию и разработке.
Ими МИЭТ сейчас гремит. Я уверен, что у наших учёных очень много на самом деле было и внедрений, и разработок.
– Мы знаем, что Дмитрий Геннадьевич Громов ещё участвовал в разработках для применения в космосе.
– Это, конечно, ещё раньше было, не десять лет назад. Но история очень интересная. В то время в стенах кафедры тогда ещё МПТЭ под руководством профессора Юрия Николаевича Коркишко была организована компания «Оптолинк». Многие сотрудники кафедры туда входили, и они сделали на основе оптоволокна и оптического лазера суперточный оптический гироскоп, который устанавливался (может быть, и до сих пор устанавливается) на все спускаемые аппараты космических кораблей СОЮЗ-ТМА.
Перемены к лучшему
– С тех пор как к названию МИЭТ присоединились три буквы «НИУ», что изменилось в университете?
– Когда МИЭТ стал Национальным исследовательским университетом, я был на пятом курсе и уже работал в лаборатории, выполняя научные проекты. Готовился к поступлению в аспирантуру. Сначала, конечно, сделали ставку на модернизацию оборудования и открытие новых лабораторий, потому что очень не хватало приборов для студенческих лабораторных работ и для исследований. Я лично больше всего радовался, когда у нашего профессора Николая Ивановича Боргардта появился комплекс микроскопов! Для нас – людей, которые занимаются наноматериалами – это был глоток свежего воздуха: рядом, в собственном институте, появились новейшие растровые и просвечивающие электронные микроскопы. Мы с хорошей чёткостью увидели, что же мы всё-таки делаем. До этого времени мы бегали через дорогу, в НИИФП, где были старенькие микроскопы, у которых была слабенькая разрешающая способность. Или ездили в Москву куда-нибудь к коллегам, чтобы что-то рассмотреть. Статус НИУ кардинально изменил качество нашей жизни.
– А ещё какое оборудование тогда закупали?
– Конечно, я за всё оборудование в МИЭТе не скажу. Но произошло колоссальное обновление. И компьютерные классы модернизировали, и компьютерную сеть миэтовскую. Очень важно, что мы присоединились к международной университетской сети EDUROAM! Помимо того что у нас появилась wi-fi сеть, где каждый студент под своим логином и паролем может иметь доступ в интернет и ко всем университетским ресурсам внутри МИЭТа, мы могли подключаться к сети практически в любом университете мира. То есть ты приезжаешь в любой университет, подключаешься со своим же логином и паролем, и у тебя всё работает в любом кампусе, в парке, который принадлежит университету. Это очень комфортно и удобно.
Национальная технологическая инициатива
– В 2018 году заявка НИУ МИЭТ была признана лучшей в номинации «Технологии сенсорики» в рамках конкурсного отбора центров компетенций по «сквозным технологиям» НТИ. Что этот выигрыш принес учёным и студентам МИЭТа?
– Во-первых, на базе МИЭТа был создан Центр компетенций НТИ «Сенсорика», и в рамках него были оборудованы дополнительные компьютерные классы и лаборатории. Также были разработаны дополнительные образовательные программы, которые относятся к сенсорике. Центр НТИ послужил поводом для начала активной работы с индустриальными партнёрами.
– А в ПМТ какую-то разработку делают от Центра НТИ «Сенсорика»?
– Да, одна из наших разработок – это автономный источник питания. Мы разработали материалы, которые могут служить как автономные температурные датчики. То есть датчики возгорания. Уже есть работающий прототип с приёмно-передающим устройством. Датчик «чувствует» возгорание, инициирует своё питание и передаёт аварийную информацию на достаточно большое расстояние – до 5 км. Это такой прибор, который можно где-то оставить и забыть – на пять, десять, двадцать лет. И если там что-то загорится, прибор сообщит об этом независимо от того, как много прошло времени с момента его установки: батарейки у него никакие менять не надо.
Наука 2020
– Как у нас обстоят дела с наукой в ковидное время?
– Не очень, поскольку активная научная жизнь состоит не только из лабораторий и написания статей, но и из общения и стажировок. В этом направлении мы «просели». У нас были огромные планы на 2020 год с коллегами из Белоруссии, Владивостока, где уже был очень большой комплекс экспериментов заложен. Но всё пошло не так. У нашего института очень много друзей за рубежом. Это Германия, Португалия, Бельгия, Литва, Польша… Кстати, в Польшу Сергей Александрович Гаврилов должен был ехать в этом году читать курс лекций для аспирантов (его лекции там пользуются большой популярностью), но ковид внёс свои коррективы: поездка отменилась. Естественно, прекратились все встречи на конференциях, которые, впрочем, быстренько переформатировались в онлайн формат. Онлайн я уже и в Португалии побывал, и с коллегами из Италии пообщался. Но, конечно, общения в кулуарах уже не происходит. Что касается научных исследований в лаборатории, то приходилось переносить их на то время, когда у нас послабление было. Вообще пришлось перекроить график всех научных исследований. Хорошо, что научные фонды вошли в положение аспирантов с их аспирантскими проектами. Ведь аспиранты только-только начали свою научную карьеру, и, понятно, ничего не успели. Дома эксперименты не сделать, исследования не провести. Фонды дали отсрочку, отменили какие-то показатели. В общем, очень хочется быстрее восстановиться и вернуть всё как было.
– Над чем вы сейчас работаете?
– Сейчас у меня два основных проекта. Первый – это материалы для фотокатализа: оксид титана, оксид вольфрама, его различные модификации, как для очистки воды, так и для генерации водорода под солнечными лучами. Заливаем водичку, выставляем её на солнце и ждём, когда она будет расщепляться на водород и кислород.
– А что это даёт?
– Это как дешёвое водородное топливо, которое может применяться в автомобилях, самолётах, беспилотниках. Если мы добьёмся того, что планируем, то мы получим экологически чистое и дешёвое топливо. Оно, конечно, не как углеводороды энергию запасает себе, но при этом будет достаточно качественным. И не надо будет никаких скважин бурить, выхлопов никаких не будет. Это возобновляемый источник энергии – экологичное будущее. Когда водород реагирует и высвобождает энергию, он становится опять водой. А второй наш проект – это «нитевидный германий». Германий – это тот материал, с которого началась вся микроэлектроника (потом он уступил место кремнию): все первые интегральные схемы были сделаны на основе германия. Сейчас для этого материала наступил ренессанс: он стал перспективен для использования в аккумуляторах, о которых мы с вами говорили, потому что у него очень интересные свойства. Например, если мы соединим кремний и германий, то получится хороший термоэлектрический материал. Созданием сплава кремний-германий мы занимаемся вместе с нашими белорусскими коллегами в рамках проекта РНФ №20-19-00720 «Разработка новых технологических подходов к формированию плёночных структур на основе твёрдых растворов кремний/германий», на который мы выиграли грант в этом году. Сплав позволит повысить эффективность сбора побочного тепла на теплоэлектростанциях или, допустим, на вулканах.
– Какие планы есть на будущее?
– Сейчас планы на будущее – это развитие, поддержание нашей научной школы, привлечение людей к нам в команду. Планируем также обновление приборной базы. Может быть, создание лаборатории мирового уровня. Ну и, конечно, думаем про новые научные открытия, которые можно довести до внедрения.
Кузница научных кадров
– Как вы полагаете, какое у Института ПМТ есть конкурентное преимущество перед другими научными институтами?
– Во-первых, мы сейчас реализуем новое направление, которое называется «Наноматериалы». Первый набор в бакалавриат и магистратуру на бюджетные места будет в этом учебном году. По качеству образования мы прекрасно конкурируем с ведущими российскими вузами. У нас большой спектр задач в области хай-тек, наша наука ближе к электронным технологиям – к материалам для новой ЭКБ, материалам, которые питают электронные устройства. Наши материалы нужны в медицине, в экологии. Мы не занимаемся строительными материалами, мы не занимаемся чёрной металлургией, но «поляну хай-тэк» мы держим в своих руках крепко. И радует то, что сейчас и сама индустрия подтягивается. Мы видим, что с каждым годом востребованность научных кадров, которых мы выпускаем, увеличивается. Например, в Калининградской области есть завод, который занимается созданием отечественных SSD дисков. Они заинтересованы в специалистах в нашей области, предоставляют преференции и достойные зарплаты. Нашим студентам также всегда рады наши традиционные индустриальные партнёры: «Ангстрем», «Протон», «Микрон», «Элвис»… Мы больше технологи, поэтому в этом списке и НПП «Исток», естественно, и ЗИТЦ, и ЗНТЦ. Везде, где есть какие-то технологические процессы, наши люди нужны. Но самое приятное из всего этого знаете, что?
– Что же?
– Многие из тех ребят, которые когда-то окончили МИЭТ, возвращаются к нам обратно, чтобы поступить в аспирантуру или в магистратуру, чтобы повысить свою квалификацию и на своём предприятии получать более серьёзную должность и более серьёзную зарплату. Этот факт говорит о том, что нам доверяет руководство этих предприятий. Если они повышают в должности выпускников основных и дополнительных образовательных программ МИЭТа, то это значит, что мы действительно готовим хорошие кадры: не только технологические, но и управленческие.