Делегация Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») провела в Красноярске цикл мероприятий для ученых, студентов и аспирантов, школьников и их преподавателей, а также представителей органов власти и промышленных предприятий.

На научном семинаре свои доклады представили ученые Института химии и химической технологии СО РАН, Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, СФУ, специалисты ЦКП «СКИФ». Также эксперты провели Научно-координационный совет и обсудили сотрудничество с научными и промышленными организациями Красноярского края.

Директор Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН академик РАН Валерий Бухтияров отметил, что задача этого и других подобных выездных мероприятий познакомить целевые сообщества с возможностями ЦКП «СКИФ» и найти точки взаимодействия с регионами: узнать потребности ученых и промышленных предприятий. Сейчас планируется к запуску 6 экспериментальных станций первой очереди. Вместе с тем развитие инфраструктуры Центра продолжится: всего к 2035 году должно быть создано до 30 станций СКИФ. Источник будет работать 24 часа в сутки и 7 дней в неделю, за исключением небольших технологических периодов. Поэтому очень важно сделать востребованные экспериментальные станции.

Как рассказал директор ЦКП «СКИФ» член-корреспондент РАН Евгений Левичев, все 34 здания и сооружения комплекса находятся в высокой степени готовности. Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) — генерального конструктора и изготовителя ускорительного оборудования ЦКП «СКИФ» — смонтировали и вывели на проектные параметры линейный ускоритель, электронный пучок был перепущен в собранный бустерный синхротрон. Планируется, что к маю электронный пучок в бустерном синхротроне будет ускорен до проектной энергии всего комплекса — 3 ГэВ, а в июне — перепущен в основной накопитель. В конце 2025 года создание источника синхротронного излучения поколения 4+ должно быть завершено.

«Мы готовили этот визит довольно долго, были объективные обстоятельства, из-за которых несколько раз менялась дата. Тем приятнее полученный результат: уровень научного семинара, который был организован совместно с ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирским федеральным университетом оказался очень высоким. Семинар превратился в хорошую конференцию, где красноярские коллеги представили свой работы на российских и зарубежных источниках синхротронного излучения и обозначили направления, которые интересны для использования синхротронных методик», — отметил Евгений Левичев.

СКИФ открывает перед химиками уникальные возможности для исследований на атомарном уровне, продолжая традиции сибирской науки.

Ещё в 70-х годах, задолго до появления современного термина «нанотехнологии», учёные будущего Института химии и химической технологии СО РАН вместе с сотрудниками Института ядерной физики СО РАН разрабатывали методики in situ, т.е. прямо в реакционной среде, изучения катализаторов с размерами частиц 1-2 нанометра, используя метод EXAFS – тот самый, что требует синхротронного излучения. Сегодня СКИФ выводит эти исследования на новый уровень.

Этот источник синхротронного излучения объединяет целый комплекс мощнейших физико-химических методов анализа. С его помощью можно изучать структуру новых материалов на атомарном уровне – например, анализировать наноразмерные частицы сплавов металлов, определяя точное взаимное расположение атомов и их электронное состояние. Рентгеноструктурный анализ позволяет расшифровывать строение сложных комплексных соединений, а рентгенофотоэлектронная спектроскопия – исследовать состав поверхности наночастиц.

«Для химиков это означает переход от метода проб и ошибок к целенаправленному дизайну материалов. Вместо бесконечного перебора комбинаций можно точно понимать, как строение вещества влияет на его свойства. Это критически важно и для фундаментальных исследований, и для прикладных задач – от создания новых катализаторов для нефтехимии до анализа редкоземельных металлов.

Хотя не все промышленные предприятия готовы работать со СКИФом напрямую, для высокотехнологичных отраслей – таких как нефтепереработка, космические технологии или разработка новых материалов – он становится ключевым инструментом. А для науки это возможность делать открытия, которые раньше были недостижимы» — прокомментировала доктор химических наук директор Института химии и химической технологии СО РАН Оксана Таран.

Научную программу ЦКП «СКИФ» представил заместитель директора ЦКП «СКИФ» по научной работе д.х.н. Андрей Бухтияров. В рамках первой очереди станций будут реализованы самые востребованные методики синхротронного излучения в широком диапазоне энергий. Станции будут работать в интересах катализа, нефтегазовой и полупроводниковой промышленности, водородной энергетики, металлургии, биомедицины и фармакологии и других областей. Также был презентован перечень проектов по созданию экспериментальных станций второй очереди: сейчас в него входит 21 станция, например, проект Новосибирского государственного технического университета (“Инженерное материаловедение”), а также совместная российско-белорусская станция.

«Мы продолжаем собирать предложения, в том числе готовы рассмотреть проекты коллег из Красноярска. Сейчас разработан стандарт эскизного проекта на создание станции, он должен включать аннотацию, описание научных задач и состава оборудования станции, моделирование оптики методом трассировки лучей (Ray tracing) и расчет термической нагрузки, а также оценку стоимости станции. Ориентировочно к осени 2025 года мы рассчитываем подготовить концептуальные проекты нескольких станций второй очереди», — рассказал Андрей Бухтияров.

Также в рамках визита состоялось заседание Научно-координационного совета ЦКП «СКИФ» (НКС «ЦКП «СКИФ»). Кроме обсуждения текущего статуса реализации проекта, члены НКС заслушали выступление директора ИЯФ СО РАН академика РАН Павла Логачева, который рассказал о роли Института в обеспечении научно-технологического лидерства РФ в области ускорителей заряженных частиц. В ходе создания оборудования для ЦКП «СКИФ» коллектив ИЯФ СО РАН столкнулся с серьезными технологическими вызовами. Так, изначально предполагалась, что клистроны (ключевой элемент оборудования линейного ускорителя) будут закуплены за рубежом. До 2023 года клистроны высокой мощности производили лишь три организации в мире (из Японии, США и Франции). Поскольку зарубежные организации разорвали контракт, специалисты ИЯФ СО РАН в срочном порядке занялись созданием собственных клистронов, работа над которыми ранее велась в фоновом режиме. Благодаря этой разработке Россия располагает полностью отечественной технологией производства линейных ускорителей электронов и позитронов высокой энергии. В коллаборации с российским партнерами ИЯФ СО РАН импортозаместил и другое оборудование — источники питания, малогабаритные сверхвысоковакуумные насосы, климатические шкафы.

Ключевым вопросом повестки заседания НКС стало обсуждение возможностей взаимодействия с промышленными предприятиями Красноярского края. В мировой практике источников синхротронного излучения есть несколько форматов сотрудничества с индустрией: исследования по заказу компаний и публикация результатов, приобретение пучкового времени без раскрытия сведений, составляющих коммерческую тайну, финансирование строительства станций для задач конкретных компаний, а также исследования в рамках грантовых конкурсов. Еще один инструмент коллаборации — создание отраслевых консорциумов по использованию СИ. Такой консорциум с участием ЦКП «СКИФ» создан для решения задач нефтегазовой промышленности. В результате обмена мнениями НКС ЦКП «СКИФ» принял решение обратиться в администрацию Красноярского края с предложениями по использованию синхротронных методов, реализованных в ЦКП «СКИФ», в интересах промышленности региона.

На НКС обсуждались также вопросы подготовки кадров для проведения исследований в ЦКП «СКИФ» и на других уникальных установках класса «мегасайенс», которые создаются в настоящее время в России. В августе 2024 года был учрежден межвузовский консорциум по взаимодействию с ЦКП «СКИФ», сейчас в его состав входят 24 участника, в том числе Сибирский федеральный университет. В числе основных задач консорциума — научное сотрудничество университетов страны в области исследований на станциях ЦКП «СКИФ» с акцентом на исследовательскую и инновационную деятельность студентов, использование возможностей установки в образовательных программах университетов, создание базы данных соответствующих программ и курсов.