logo white5 100 small
Четверг, 18 Октября 2018

Технология 5G ещё ближе

Четверг, 11 октября 2018 00:00   Юлия РУДНЕВА
Технология 5G ещё ближе Фото Олега ИГОШИНА

Второго октября на площадке ЮУрГУ состоялась Международная научно-практическая конференция «Материаловедение и металлургические технологии». В качестве одного из ключевых спикеров выступил кандидат физико-математических наук, лауреат премии Алферовского фонда и Национальной академии наук Беларуси, старший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» Алексей Труханов. По приглашению отдела организации международного научного сотрудничества ЮУрГУ в рамках Проекта 5-100 Алексей Валентинович принят в ЮУрГУ на вакансию постдока. Молодой перспективный учёный рассказывает об инновационной электромагнитной защите техники от внешних воздействий, о скором внедрении технологии 5G, синергетике научных коллабораций, «взрывном» эффекте конференций и преимуществах работы в ЮУрГУ.

– Почему вы решили посвятить жизнь изучению химии?

– Я выходец из семьи ученых-физиков. Мама окончила математический факультет Витебского государственного педагогического института имени С.М. Кирова (ныне – Витебский государственный университет имени П.М. Машерова. – Прим. ред.), отец учился в Ленинградском электротехническом институте, ЛЭТИ (ныне Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина). – Прим. ред.), который окончил лауреат Нобелевской премии по физике Жорес Алферов. Два старших брата – выпускники физико-математического факультета ВГУ имени П.М. Машерова. По логике, и я должен был стать физиком, но в детстве меня больше привлекало естественно-научное направление, живой эксперимент. В итоге я окончил биолого-химический факультет Витебского госуниверситета по специальности «Химия» и сейчас работаю на стыке физики и химии, так как материаловедение – это междисциплинарный комплекс. Основополагающую роль для меня в выборе жизненного пути всё-таки сыграл первый учитель. Плюс желание посвятить жизнь экспериментам.

– Что дало импульс к выбору специальности после окончания вуза?

– Мой старший брат, Сергей Труханов, на тот момент уже кандидат наук и сотрудник научно-практического центра по материаловедению Национальной академии наук Беларуси, предложил мне объединить усилия: моя задача – проводить эксперименты по получению наноматериалов химическими методами, а его – осуществлять физические исследования этих материалов и интерпретировать данные. Ему это показалось интересным. Мнение брата, тогда уже сложившегося ученого, было для меня авторитетным.

Когда я учился на втором курсе университета, мы с братом организовали ряд экспериментов. Их результаты были опубликованы в высокорейтинговых журналах. К моменту окончания вуза у меня уже появились первые публикации за рубежом. Можно сказать, что импульсом для выбора специальности стало предложение старшего брата о сотрудничестве.

– Почему вы сделали выбор в пользу постдокторантуры ЮУрГУ?

– Тут инициатива исходила от заведующего лабораторией роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Дениса Винника. Мы с Денисом Александровичем работали в одной и той же области – это физика многокомпонентных оксидов. Уровень его публикаций был очень высок, и мы с коллегами внимательно их изучали. Мы встретились в Москве и обсудили возможности сотрудничества. Денис Александрович предложил сформировать на базе ЮУрГУ мощный кластер, тем более что здесь есть возможности, то есть вакансии постдоков.

Для того чтобы получать хорошие результаты, ученый должен взаимодействовать с коллегами из смежных дисциплин и зарубежных стран. И, как правило, при международном сотрудничестве необходимо личное участие: нужно встречаться, совместно проводить и обсуждать эксперименты. Есть теория о том, что очень важно участвовать в конференциях: на них, по аналогии с делением ядер урана, формируется «мозговая критическая плотность», которая и позволяет рождаться новым идеям. Тут как раз и проявляется синергетический эффект, когда два плюс два не четыре, а пять, шесть и так далее, когда встречаются два человека – и рождается четыре, пять, шесть идей. Поэтому для ученого высокая научная мобильность – залог успеха!

– Расскажите подробнее о теме совместных исследований с руководителем лаборатории роста кристаллов Денисом Александровичем Винником. Вы занимаетесь материалами для электромагнитных применений?

– С Денисом Александровичем мы сотрудничаем уже довольно давно. Наши научные интересы сошлись в области получения и исследования функциональных свойств такого класса магнитных материалов, как гексаферриты (гексагональные ферриты М-типа). Мы решили создать мощный научный кластер и объединить наши усилия – а теперь наблюдаем полученный синергетический эффект. По результатам исследований у нас появились качественные совместные публикации. За последнее время их количество значительно увеличилось. Считаю, что будущее за гексагональными ферритами М-типа. Это одни из наиболее широко используемых на практике магнитных оксидов: на такие материалы приходится свыше 80% рынка постоянных магнитов. Также эти материалы перспективны для высокочастотных применений.

Они хорошо известны с середины 1950-х годов. Их бурное развитие прошло несколько этапов. Но если мы введем hexaferrites в поиске баз данных Scopus или Web of Scienсe, то увидим, что рост публикаций по ним практически экспоненциальный. Это связано с наблюдением эффектов мультифероидности, что означает двойные свойства, то есть двойное предназначение: электрическое и магнитное, и возможность применения в качестве электромагнитных функциональных материалов. В частности – в области мобильной связи. Сегодня мы используем технологию 4G (мобильный интернет), следующая технология – 5G. Чтобы увеличить объемы и ускорить передачу информации, необходимо перейти из сантиметрового радиодиапазона в миллиметровый. Для этого нужны материалы, электромагнитными свойствами которых можно управлять в диапазоне от двадцати до ста гигагерц. Одни из таких перспективных материалов – как раз таки гексаферриты.

– Как бы вы объяснили человеку, не связанному с химией, важность электромагнитной защиты в качестве основного способа защиты техники?

– Применение гексаферритов и композиционных материалов на их основе в высокочастотной области радиоволн – также очень важный момент. Эти материалы способны поглощать электромагнитное излучение, не пропуская его дальше.

Как объяснить это людям, не связанным с химией? К примеру, мы садимся в самолет. И нас просят отключить мобильные устройства. С чем это связано? Излучение сотовой сети может создавать серьезные помехи работе приборов авионики. Если в самолете летит сто-двести человек, и у каждого зазвонит телефон, уровень электромагнитного загрязнения будет достаточно серьезным. Другой пример: мы сидим дома и слушаем музыку. Звонит телефон, и в наушниках раздается хрип и шипение.

Там, где от функционирования аппаратуры зависят здоровье и жизнь человека, там, где идет работа прецизионных устройств, очень важно обеспечить электромагнитную и магнитную защиту от внешних воздействий. Гексаферриты являются отличными материалами для разработки функциональных композитов, обеспечивающих снижение уровня электромагнитного воздействия на функциональные устройства.

– Почему висмут, по вашему мнению, один из наиболее эффективных материалов для экранирования? В чём его преимущества?

– Если для поглощения электромагнитного излучения нужны магнитные материалы с заданными характеристиками, то для защиты от ионизирующего излучения – тяжелые элементы. Раньше всегда использовали свинец – но это дорого, неудобно, экологически небезопасно. Висмут по своей плотности и электронному строению очень близок к свинцу, но при этом технологически выгоден тем, что его можно получать таким способом, как электролитическое осаждение. Если из свинца мы можем только отливать чушки и металлургически их обрабатывать, то из висмута можно делать покрытия, нанося их, например, на корпус микросхемы или блок радиоприбора, который чувствителен к внешнему воздействию ионизирующего излучения. Тут важна коррелляция двух факторов: технологического удобства и эффективности защиты. Эти факторы сопоставимы для свинца и висмута, но висмут легче получать, и это экологически более выигрышно, поэтому перспективней, конечно же, висмут.

– Какие результаты по проекту уже достигнуты на сегодняшний день? Что планируется сделать в ближайшее время?

– В рамках исследований по Проекту 5-100 мы фокусируем внимание на гексагональных ферритах. Их исследованием занимается коллаборация нескольких научных групп: задействованы как сотрудники лаборатории роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ, так и представители других научных центров – МИСиС, Объединенного института ядерных исследований в Дубне. Также к работе активно подключаются зарубежные коллеги – из французского Institut Laue-Langevin, германского Leibniz Institute of Photonic Technology, китайского Yibin University и индийского Amity University Gurgaon. Всё это дает новые результаты, которые позволяют на более глубоком уровне понимать физику процессов, происходящих в этих материалах.

– Почему тема гексаферритов заинтересовала лично вас?

– В 2010 или 2011 году вышла статья наших китайских коллег о том, что в гексаферритах, помимо магнетизма, обнаружены сегнетоэлектрические эффекты. Мы решили начать «копать» в этом направлении. Сегнетоэлектрическое упорядочение обнаружено – это верно. Но вот почему – никто из ученых не объяснил. Кристаллоструктурный анализ запрещает появление ненулевого дипольного момента в этих структурах. Но мы с помощью исследований на базе нитронографии и магнитных измерений дали однозначный ответ: природа формирования электрического упорядочения в этих материалах – нецентросимметричное искажение локальной кристаллической структуры. Мы не просто постулировали этот факт, но доказали его экспериментально, с привлечением нейтронографических данных.

Как говорили при освоении космоса, «это маленький шаг для человека, но большой – для человечества». Я не бросаюсь громкими словами из серии «Мы первые! Мы претендуем на Нобелевскую премию!»... Но наука – это всегда то, что делается впервые. По сути, это попытка установить взаимосвязь между причиной и следствием. И мы в своих экспериментах эту взаимосвязь установили.

Коллеги из Китая в 2010 году получили этот результат по незнанию, так как не вдавались глубоко в структурный анализ. Они провели исследования, отметили, что явление есть, но почему – не выяснили. Наша исследовательская группа пошла по их следам – и, проводя дальнейшие эксперименты, мы показали, что можно искать и находить там, где, как говорили в старом «Ералаше», «рыбы нет...». Так своеобразное «научное невежество» приводит к новым открытиям. Именно так было обнаружено наличие магнитного момента у нейтрона. До этого постулировалось, что магнитным моментом могут обладать только заряженные частицы – к примеру, электроны или протоны, а у нейтрона заряд равен нулю. Поэтому искать магнитный момент у частицы, не имеющей заряда, считалось нецелесообразным. Но впоследствии один ученый провел эксперименты – и оказалось, что магнитный момент у нейтрона – есть! Сейчас все исследования магнитной структуры веществ методом поляризованных нейтронов основываются на этом открытии. Поэтому надо искать и, когда находишь, пытаться объяснить, почему это получилось именно так.

– Входит ли ваша работа в рамки проектного обучения, которое сегодня активно развивается в ЮУрГУ? Участвуют ли в ваших исследованиях студенты, и как именно?

– В рамках проектного обучения, осуществляемого в университете с сентября, в нашу работу активно вовлекаются студенты, – дополняет рассказ коллеги Денис Винник. – Среди самых перспективных и талантливых можно назвать магистранта второго года обучения Андрея Старикова – он изучает условия получения оксидных материалов на основе феррита баррия. Также в исследованиях задействованы бакалавры четвертого курса Елена Сандер и Дарья Шерстюк. Тема их общего исследования – создание композитов на основе феррита баррия.

– Денис Александрович, один из ключевых показателей эффективности реализации проекта по привлечению постдоков в ЮУрГУ – публикационная активность. Расскажите подробнее о публикациях по исследованиям, которые вы проводите в НОЦ «Нанотехнологии».

– Четыре года назад, когда мы с коллегами из Белоруссии начали развивать эту тематику, то загорелись идеей войти в элитный пул научной общественности по данному направлению. Этого можно достичь путем наращивания количества публикаций. На первом этапе нужно было увеличить число статей, публикуемых в год. Мы тогда не делали различия между первым, вторым, третьим квартилем – публиковались по наитию, в журналах, которые нам тематически ближе, либо в тех, где наши статьи уже выходили ранее, – в российских и зарубежных изданиях, может быть, не всегда высокорейтинговых. За два года перешли порог по количеству публикаций и решили расти качественно, повышать уровень цитирования и индекс Хирша. Когда начали «наступать по всем фронтам», возросло и количество, и качество статей.

Каждый день утренний кофе у меня и коллег сопровождается просмотром профайла в Scopus. Мы предполагали, что, перейдя от роста количественных показателей к качественному анализу, придем к тому, что количество статей уменьшится, но они будут более высокорейтинговыми. К примеру, есть хороший журнал Journal of Magnetism Magnetic Materials, входящий в первый квартиль. Четыре года назад у нас в нем выходила одна статья в год, потом две, потом четыре. В этом году ожидаем, что закроем год с семью публикациями в этом издании. Также у нашей научной группы много публикаций в Journal of Alloys and Compounds.

В целом наращиваем активность и в количественных показателях,и в области качества статей, и на следующий год ставим перед собой цель перейти в еще более высокий рейтинг. Стремимся в первый дециль. Это выше 90 процентиля, если говорить про Scopus. Такие планы по публикациям есть, и они достаточно амбициозны.

– Алексей Валентинович, какие преимущества для дальнейшей работы в ЮУрГУ вы видите для себя?

– Прежде всего, это развитие исследований в рамках нашей научной коллаборации, в состав которой входят ученые ЮУрГУ. Это развитие научно-творческого потенциала. Именно так: потому что наука – это часть творчества! На конференции «Материаловедение и металлургические технологии» прозвучало много докладов по гексаферритам, которые делали коллеги из группы Дениса Александровича Винника. Это тоже было очень интересно, и я почерпнул для себя много нового. Дискуссии с коллегами на конференциях часто наводят меня на интересные размышления, которые я дальше могу использовать, развивая свое направление в гексагональных ферритах.

Именно в сотрудничестве с коллегами из ЮУрГУ я вижу большой научно-творческий потенциал, возможность сотрудничать на стыке наук: в материаловедении сочетаются и химия, и физика. В дальнейшем планируем выходить на микроволновые либо на биомедицинские применения исследуемых нами материалов.

Еще один значимый плюс ЮУрГУ вижу в том, что в университете придается большое значение личным наукометрическим показателям. Этого нет во многих научных организациях, к примеру, в вузах стран бывшего СНГ. Общаясь с зарубежными коллегами, вижу, что и при направлении статьи в журнал, и при приглашении в качестве рецензента в издание личные наукометрические показатели весьма важны.

– Планируете ли в ближайшее время защиту докторской? Вероятно, её тема также будет связана с разработкой материалов для электромагнитных применений?

– Да, конечно планирую. Более того, уже начал ее писать и сформировал каркас. Уже вижу, как она должна быть построена, какие будут главы, что в них войдет. Но тут передо мной стоит задача: переработать то, что было опубликовано, и перевести материалы на русский, потому что более девяноста процентов публикаций – на английском.

Но, тем не менее, из-за большого количества публикаций и значительной интенсивности их подачи, не всегда есть время, чтобы остановиться, «зазерниться», переработать этот материал, оформить его в виде докторской. Скорее всего, диссертация будет связана со сложными магнитными оксидами ионов железа. Также в нее войдет раздел, посвященный электромагнитным применениям. Значительное внимание в структуре диссертационного исследования планирую уделить микроволновым характеристикам изучаемых материалов, в том числе и для применения в 5G-технологиях.

– Сталкивались ли вы с какими-либо трудностями при оформлении в постдокторантуру ЮУрГУ? Можете ли отметить роль отдела организации международного научного сотрудничества в вашем трудоустройстве?

– Убедился, что работа данного отдела поставлена очень профессионально и четко. Никаких трудностей у меня не возникало. От помощи одни только положительные эмоции. Огромное спасибо за это коллегам – начальнику отдела Татьяне Субботиной и специалисту Елене Кладовой. Все проблемы решаются в считанные минуты. Налажена кооперация, есть понимание, куда надо двигаться и что делать.

Благодаря работе этого отдела, с ученого снимаются все административные заботы. Он может исследовать, выдавать результат и делать его достоянием научной общественности, а также публиковаться и выступать на конференциях. Всё остальное – менеджмент. Если будет качественный менеджмент, то будет и научный результат!

Прочитано 42 раз Рубрика: [ Наука ] Последнее изменение Пятница, 12 октября 2018 13:48
X
Читайте также:

Суперфинал в Израиле

С восьмого по одиннадцатое октября в Ариэльском университете (Израиль) прошел Суперфинал международной студенческой интернет-олимпиады по математике. ...

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Ваше имя *
Эл. почта  *