Как научные разработки меняют представление о традиционных материалах

10:51, 21 октября 2020

Владимир Шур рассказал, как нанотехнологии повлияли на разные области наук и повседневную жизнь

По словам Владимира Шура, нанотехнологии — это не модное направление, а принципиальный этап развития науки. Фото: Илья Сафаров.

Бум нанотехнологий, который начался в России в 2007 году, в наши дни сменился погоней за IT-специалистами и «умными» роботами. Такой виток моды не всем ученым кажется оправданным. О том, какие разработки нанотехнологов — специалистов, имеющих дело с нанообъектами размером менее ста нанометров, — мы применяем сейчас и что будет востребовано в будущем, корреспонденту «Российской газеты» рассказал директор Уральского центра коллективного пользования «Современные нанотехнологии» УрФУ Владимир Шур.

— Однажды вы сказали, что электронные устройства — итог развития в том числе нанотехнологий. Когда «нано» вошло в нашу жизнь?

— Возможность проникнуть в наномир и работать с отдельными атомами в конце 1959 года обсуждал нобелевский лауреат Ричард Фейнман, а первым человеком, которому удалось привлечь внимание к нанотехнологиям, был американский ученый Эрик Дрекслер: в 1986 году в своей книге он рассмотрел всевозможные аспекты их применения. Мировая эра нанотехнологии началась в 2000 году. Отмечу: это не модное направление, а принципиальный этап развития науки.

— Еще десять лет назад нанотехнологии были очень популярны. Почему сейчас о них меньше говорят?

— Большинство людей до сих пор не представляет, что такое нанотехнологии, и понятия не имеет, что достижения в различных областях науки, включая генетику и медицину, во многом обязаны использованию электронных и сканирующих зондовых микроскопов. Нанотехнологии воспринимались как мгновенный прорыв, получение революционных результатов. В наши дни вместе с гаджетами нанотехнологии вошли в каждый дом.

— Проблема утечки мозгов за границу по-прежнему актуальна?

— Для науки не существует границ. В нашем центре регулярно проводятся исследования совместно с зарубежными учеными, в том числе с участием моих бывших аспирантов, работающих во Франции, США, Португалии и Ирландии. Иностранные ученые приезжают к нам, хотя их университеты прекрасно оснащены. Они отмечают, что у нас им удается проводить исследования значительно быстрее.

Наши соотечественники, сменившие место жительства, не спешат возвращаться на родину. В то же время в Поднебесную вернулось множество китайских ученых, проработавших более десяти лет в Оксфорде, Стэнфорде и других ведущих центрах. Дома у них появились перспективы роста, им предложили современные лаборатории и высокую зарплату.

— Уральский центр открыли в 2007 году. Чем сегодня заняты ваши ученые?

— В 2007 году, когда Президент России объявил о запуске «пилотного нанопроекта», по идеологии и масштабам аналогичного атомному или космическому, мы проводили в университете (тогда еще УрГУ) международную конференцию, посвященную нанотехнологиям. Я невольно оказался главным нанотехнологом на Урале, поскольку с 2000 года занимался нанодоменной инженерией — созданием наноструктур для оптики и электроники в ведущих мировых центрах, в том числе в Стэнфордском университете, в лаборатории — «родине» сканирующего зондового микроскопа. После того как 12 декабря 2007 года открылся наш центр, новейшее оборудование появилось на Урале.

Сегодня УЦКП СН УрФУ — точка притяжения исследователей в области нанотехнологий, региональный консультативный центр. Мы собрали воедино три направления — образование, науку и инновационный процесс. В настоящее время центр — один из наиболее хорошо оснащенных российских ЦКП в области нанотехнологий.

К нам обращаются промышленники — просят помочь в решении производственных проблем. Много лет мы сотрудничаем с медиками, которые исследуют токсичность наночастиц оксидов металлов: изучаем собранные в цехах наночастицы и с помощью лазеров создаем водные суспензии аналогичных частиц для определения ПДК. Одно из последних направлений — изучение образования вредных наночастиц оксидов металлов в горячей воде, что заставляет по-новому оценить качество посуды для приготовления пищи.

— Какие специалисты получают доступ к оборудованию центра?

— Проведение измерений требует высокой квалификации, которую наши сотрудники приобретают в том числе во время зарубежных стажировок. Вместе с тем в исследованиях участвуют аспиранты и студенты старших курсов. Наш центр — Российская контактная точка сетевого центра материаловедения и нанотехнологий стран БРИКС, поэтому к нам приезжают российские и иностранные аспиранты.

— В этом году УрФУ отмечает 100-летие. Сохраняют ли выпускники отношения с вузом, своими научными руководителями?

— Мы продолжаем поддерживать тесные связи и публиковать совместные научные работы с выпускниками, работающими за рубежом. Недавно провели международную онлайн-конференцию, посвященную 100-летию открытия сегнетоэлектричества. В конференции участвовало больше 150 ученых из 21 города России и шести стран, в том числе мои бывшие аспиранты из США и Португалии.

Некоторые выпускники оказывают нам финансовую поддержку. Так, Александр Луканин в 2014 году учредил стипендию для студентов института естественных наук и математики УрФУ и спонсирует проведение международных форумов.

— Как поднять престиж профессии нанотехнолога?

— Все меньше студентов выбирает нанотехнологии, поскольку на рынке труда наиболее популярна IT-сфера. Но нужно понимать, что нанотехнологи широко образованны. Получение знаний в области физики, химии и биологии, а также овладение современной экспериментальной техникой позволяют нашим выпускникам быть востребованными как в науке, так и на производстве. Чтобы поднять престиж нанотехнологий в России, нужно создавать условия для успешной научной деятельности. На протяжении десятков лет мы мечтаем о строительстве современного корпуса для исследований.

— Какие из последних наноразработок вы считаете перспективными?

— Вся моя жизнь в науке связана с сегнетоэлектриками — электрическим аналогом магнитных материалов, свойства которых зависят от их доменной структуры. Доменная инженерия открывает возможности улучшения пьезоэлектрических кристаллов и керамики, которые широко используются в качестве источников и приемников звука, в частности, в медицине, в диагностике датчиков и сенсоров давления, а также систем преобразования энергии. Чрезвычайно перспективны исследования в области нанобионики, возникшей при использовании нанотехнологий для создания технологических устройств, идея и основные элементы которых заимствуются из живой природы. Мы создаем водоотталкивающие и антибактериальные поверхности с нанорельефом, аналогичным крыльям бабочек. В нашем центре биоинженерии мы печатаем живые клетки, чтобы выращивать из них человеческие органы.

— Владимир Яковлевич, как вы поддерживаете себя в форме?

— Каждое утро начинаю с подвига — выполняю оригинальный комплекс физических упражнений: к примеру, три минуты задержки дыхания и две минуты стойки на руках, удерживая тело параллельно полу. На самоизоляции занялся бегом — полумарафон каждый день, за три месяца намотал по комнате больше 1800 километров. Не ем мяса и не обедаю. В течение дня пью лучшие сорта зеленого чая — он замечательно повышает работоспособность. На полке в моем кабинете богатый выбор — более 150 сортов, привезенных из разных уголков мира.

— Ваши аспиранты часто совершают ошибки?

— Удивительно, но зачастую, когда они считают, что у них ничего не получилось, совершаются открытия. Так, мы первыми в мире научились выращивать и объяснять рост сегнетоэлектрических доменов в форме дендритов (снежинок) с наноразмерными веточками, что привлекло внимание металлургов.

— Что необычного происходило в центре?

— Однажды почетные гости УрФУ делились с руководством университета, представителями академии и министерства планами развития научных исследований. Такой неожиданный выбор места заседаний объясняли тем, что обсуждать планы нужно там, где «делают науку».