«Нанотехнологии» – тема седьмого заседания Клуба молодых ученых, которое состоялось 31 октября.
Модератор Ирина Бородина, заместитель управляющего директора Центра управления технологическим развитием Фонда поддержки проектов Национальной технологической инициативы, обозначила проблематику обсуждаемой темы. Она отметила, что «нано» обозначает одну миллиардную долю, нанометрами измеряют пространства от нескольких атомов до нескольких десятков атомов.
«Это предел, на границе которого свойства материалов меняются, появляются другие, связанные с область, которая находится на стыке разных наук – физики, химии, математики, биологии, и находит самое разнообразное применение», – отметила Ирина Бородина.
Первый доклад клуба сделал Павел Сорокин, профессор, заведующий лабораторией «Цифровое материаловедение» Национального исследовательского технологического университета МИСИС, лауреат премии Правительства Москвы молодым ученым за 2020 год.
Павел Сорокин и его группа занимаются решением широкого спектра задач в области материаловедения. С помощью квантово-химических методов исследователи моделируют новые материалы и прогнозируют их свойства. Наиболее яркой стала серия работ, посвященных двумерным материалам, в том числе получению сверхтонких алмазных пленок. Такие материалы имеют перспективы в микро- и нано-электронике.
В своем выступлении «Нанотехнологии: революция, которая только начинается» профессор Сорокин рассказал об этапах развития этого направления и выразил уверенность, что самые значимые открытия и достижения впереди.
«Русский ученый Кондратьев высказал идею, что время жизни каждой промышленной революции – внедрение, распространение, повсеместное применение и окончание быстрого роста – составляет порядка 60 лет. Нанотехнологии только в начале этого цикла и показывают нам свою перспективность и возможность полностью изменить нашу жизнь», – подчеркнул Павел Сорокин.
Для развития научных областей и производства современные специалисты должны обладать необходимыми знаниями и компетенциями. Об этом был следующий доклад – «Рынке труда наноиндустрии и связанных с ней высокотехнологичных отраслей». С ним выступила Ольга Крюкова, заместитель председателя Совета по профессиональным квалификациям в сфере нанотехнологий и микроэлектроники при Национальном Совете при Президенте РФ по профессиональным квалификациям, генеральный директор НП «Межотраслевое объединение наноиндустрии».
По словам Ольги Крюковой, кадровый вопрос для науки и производственного сектора стоит очень остро. Быстро меняются технологии и требования к квалификации специалистов, которых работодатели готовы привлекать и допускать к работе на высокотехнологичном оборудовании.
Чтобы решить проблему разрыва в уровне квалификации между той, которую дает вуз и которую требует работодатель, 10 лет назад была создана национальная система квалификаций и Совет при Президенте РФ по профессиональным квалификациям. В базовых отраслях организовано 43 Совета по профессиональным квалификациям, которые призваны быть связующим элементом между предприятиями отрасли и системой подготовки кадров.
«Свою задачу мы видим не только в том, чтобы закрывать текущую потребность микроэлектроники в кадрах. Мы пытаемся спрогнозировать и описать будущие квалификации, которые понадобятся на горизонте развития технологий. Это возможно там, где реализуются государственные программы и есть на что опереться, чтобы дать соответствующие сигналы системе образования», – рассказала Ольга Крюкова.
Широкое практическое применение нанотехнологии находят в медицине. Максим Абакумов, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСИС», доцент РНИМУ им. Пирогова, лауреат Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2020 год, рассказал об исследованиях, связанных с применением магнитных наночастиц в диагностике и терапии. Например, в магниторезонансной томографии они используются как контрастное вещество.
«Там, где они накапливаются, на МРТ вы будете видеть черный сигнал. Если у вас что-то было белым, оно станет черным. Если вы сделаете картинку до того, как это вещество туда попало и после того, как его ввели, то увидите изменение и сможете сделать вывод о том, что там происходит. Мы здесь очень плотно пересекаемся с самой нанотехнологией так называемого направления доставки лекарств. Магнитные наночастицы ведут себя точно так же как другие наночастицы, если мы говорим об опухолях. За счет разницы в том, как устроена опухолевая ткань, они туда могут проникать, а в здоровую не могут», – объяснил исследователь.
В целом спектр применения магнитных наночастиц довольно широкий. Кроме МРТ, доставки лекарств, это также магнитомеханическая активация, магнитная сепарация, магнито-опосредованная доставка, гипертермия. Максим Абакумов подчеркнул, что все важные свойства магнитных наночастиц, которые используются в терапии, определяются именно наноструктурой, обычные вещества не имеют таких свойств.
Завершился Клуб молодых ученых по теме нанотехнологий докладом Константина Катина, профессора НИЯУ «МИФИ», лауреата премии Правительства Москвы молодым ученым за 2022 год. Он рассказал о новом классе материалов, самым известным представителем которого является графен.
«От графена к новым двумерным материалам» – в своем докладе Константин Катин рассказал о способах получения материалов, у которых «толщина один атом или несколько атомов», и об их удивительных свойствах. Этот тип материалов характеризует огромная удельная поверхность, резкое изменение свойств при деформации, высокая подвижность электронов, прочность, теплопроводность.
«По электрическим свойствам двумерных материалов мы можем видеть и мощные диэлектрики, и полупроводники, и проводники, и полуметаллы и даже предполагаемые сверхпроводники. То есть все электронные свойства обычных материалов есть и в двумерных материалах», – отметил профессор Катин.
Константин Катин рассказал об одной из перспективных разработок: «Несколько лет мы успешно занимаемся также недавно синтезированным материалом – графен с борофеном. Это самый тонкий возможный материал, который с двух сторон обладает разными свойствами: с одной стороны он графен, с другой – борофен. Наши теоретические предположения в том, что если из него сделать, например, мембрану, то в ней возникнут сильные поля, и она будет селективно пропускать ионы. По нашим расчетам, при помощи такой мембраны можно получать энергию за счет смешивания пресной и соленой воды».
После завершения выступлений спикеров состоялось активное обсуждение затронутой проблематики участниками встречи, среди которых – исследователи, работающие в самых различных направлениях.
Клуб молодых ученых создан под эгидой Департамента образования и науки города Москвы. Членами Клуба могут стать лауреаты Премии Правительства Москвы молодым ученым.
Организовал заседание Клуба молодых ученых Корпоративный университет московского образования.