В День российской науки корреспондент газеты «Наш Красноярский край» Сергей Бурлаку побывал в трех лабораториях ФИЦ КНЦ СО РАН и познакомился с их работой и молодыми учеными, выполняющими в них исследования мирового уровня.

Рывок в будущее

Первое, что бросается в глаза в этой лаборатории, – загадочного вида установка. Сверкающий прибор выше человеческого роста со множеством окошечек, органов управления, датчиков, переплетенный трубами и проводами. Он похож на машину времени из фантастических фильмов.

Впрочем, «загадочным» прибор кажется только непосвященным. Это сверхвысоковакуумная напылительная система. Очень современная и очень дорогая установка, с помощью которой красноярские ученые разрабатывают уникальные новые материалы.

Мы находимся в лаборатории магнитных MAX-материалов Института физики им. Л. В. Киренского. Она появилась в 2019 году на средства Мегагранта. Благодаря Мегагранту за три года было получено 90 миллионов рублей на создание лаборатории и начало своих разработок. Такие щедрые государственные вливания в науку – инициатива Правительства РФ. В настоящее время работа лаборатории финансируется в основном из внебюджетных источников (гранты, хоз. договора), поэтому молодые исследователи могут реализовать здесь самые смелые свои идеи.

В этой лаборатории, например, работают над созданием нанослойных материалов. В частности, эпитаксиальных MAX-фаз. Это суперсовременные слоистые материалы, которые состоят из трех элементов: M – переходный металл, А – один из элементов третьей и четвертой групп таблицы Менделеева, Х – углерод или азот. Большой интерес представляет сочетание уникальных структурных и магнитных свойств подобных материалов.

Один из тех, кто занимается этой темой, – кандидат физико-математических наук Сергей Лященко. Он окончил Сибирский государственный аэрокосмический университет. Рассказывает, что сначала мечтал заниматься ракетостроением, но в ВУЗе очень увлекся физикой наноструктур, проходил практику здесь, в институте физики имени Киренского, и решил посвятить себя фундаментальной науке.

«Сейчас занимаюсь несколькими направлениями: оптикой, магнитооптикой, наночастицами. МАХ-фазы – одно из самых интересных и перспективных. За этими материалами будущее», – считает ученый.

«За последние три года мы сумели создать свои образцы, ближайшие аналоги которых есть в Швеции. Но это наш продукт, сибирский, мы улучшили «иностранную» технологию… Внутри установки сейчас сверхвысокий вакуум. Практически как в космосе: атмосфера примерно в триллион раз более разреженная, чем у нас на земле в атмосфере. Грубо говоря, несколько атомов летает в одном стакане. Это нужно в первую очередь для того, чтобы получаемые нами структуры были чистыми. Чтобы из воздуха в них ничего не попадало. Как это работает? Если упрощенно, то в камеру помещается небольшая пластинка из оксида магния или оксида алюминия. Это подложка. И есть «мишень» – пластина из углерода, металлического хрома, германия или еще какого-нибудь материала. Магнетрон «выбивает» из нее отдельные атомы, и они в вакууме оседают на подложку слоем в 40 нанометров. Это всего 120 слоев атомов. В тысячу раз тоньше человеческого волоса, – объясняет ученый. – МАХ-фазы – обширный класс материалов. И здесь очень много еще не открытого, большое поле для научной деятельности. Наша цель – получить структурно-качественную пленку с контролируемыми свойствами – магнитными, оптическими и так далее. Либо с особой геометрией поверхности».

Сфера применения таких материалов обширна – от современной электроники, магнитной записи и спинтроники до химического катализа и оптики.

Превосходят зарубежные аналоги

В лаборатории гидрометаллургических процессов Института химии и химических технологий создают комбинированные методы переработки минерального, техногенного и вторичного сырья. Многие разработки ученых прямо «с колес» идут в производство.

Приставка «гидро» в слове «гидрометаллургия» означает, что металлы из руд или каких-то пород извлекаются с помощью растворов.

«Мы занимаемся в том числе технологиями выщелачивания, максимально эффективного растворения материалов для извлечения полезных ископаемых. Причем разрабатываем технологии на всех этапах – от стадии обогащения руды или породы до получения конечного продукта, какого-то металла, например. Допустим, в руде был всего один процент металла, а мы можем добиться, что его там станет 90 процентов», – рассказал журналистам Сергей Воробьев, кандидат химических наук.

«Руду выгодно перерабатывать и обогащать на месте добычи, чтобы не везти ее куда-то на завод за сотни километров. А так мы ее обогатили, погрузили несколько тонн в вертолет, доставили на завод, и там из нее получают, допустим, ниобий или тантал. Некоторые технологии, разработанные в нашей лаборатории, превосходят зарубежные аналоги – к примеру, канадские. У них они гораздо дороже, грязнее, наносят больший экологический ущерб».

С помощью методик, разработанных в лаборатории, на государственный баланс ставятся месторождения редкоземельных металлов в Сибири. Ведь пока нет технологии извлечения полезных ископаемых на определенном месторождении, в отношении его нельзя строить каких-то промышленных и финансовых перспектив.

С лабораторией работают такие крупные компании, как «Норникель», РУСАЛ, сюда обращаются за помощью с заводов Урала, с месторождений всей Сибири.

А еще здесь создают уникальные современные материалы. Такие, например, как слоистые 2D-материалы на основе минерала валлериита.

«Здесь мы даже не конкурируем с миром, а идем впереди планеты всей, обгоняем немцев, французов, американцев. Потому что мы получили первыми этот материал в чистом виде. И сейчас мы можем его не только модифицировать различными методами, чтобы изучить новые свойства, но мы первые в мире, кто знает, что с ним делать дальше», – объяснил Сергей Воробьев.

В будущем такие материалы могут стать основой для производства особо тонких, почти невидимых и очень прочных пленок.

Глобальное потепление – не сказка

Кандидат биологических наук Светлана Евграфова работает в лаборатории экофизиологии биогеоценозов криолитозоны Института леса им. В.Н. Сукачева.

Здесь занимаются проблемами климата и глобального потепления, сотрудники лаборатории исследуют потоки парниковых газов (углекислый, метан) в арктических и антарктических экосистемах. Ученые ежегодно выезжают в экспедиции в Арктику и Антарктику, проводят там эксперименты и отбирают пробы для последующего анализа. Цель исследований – дополнить картину глобальных изменений климата.

Светлана Юрьевна может долго и увлекательно об этом рассказывать, она интереснейший человек, погруженный в науку, за плечами у нее не одна арктическая и антарктическая экспедиция.

В прошлом году ученый снова была в Антарктиде, откуда привезла множество биологических материалов: образцы почвы, растительности. Сейчас в лаборатории эти образцы всесторонне исследуют, чтобы понять, как влияют друг на друга глобальное потепление и микроорганизмы.

«Изменение климата – это не сказка, как пытаются внушить нам «климатические» скептики, – утверждает ученый. – На земле не раз уже случались циклы глобального потепления, глобального похолодания, даже оледенения. На вершине очередного цикла глобального потепления мы сейчас и находимся».

Причем оно усугубляется еще и антропогенным воздействием. Но даже если мы сейчас каким-то чудом остановим его, глобальное потепление все равно будет продолжаться. У нас сейчас максимальная концентрация CO₂ в атмосфере. Мои исследования связаны с тем, чтобы понять, что происходит, и по возможности спрогнозировать, что будет дальше. Как будут вести себя микроорганизмы, если будет повышаться температура? Какие физиологические адаптации они могут применить? Какие произойдут смены биологических сообществ при смене температурных режимов?

Источник: «Наш Красноярский край»