ЦКП «Наноструктуры» объединяет несколько лабораторий двух научных институтов (ИФП и Институт катализа), но в основном базируется в Институте физики полупроводников, здесь занимаются диагностикой и технологией изготовления твердотельных наносистем. В ЦКП работают около 70 человек, из которых 24 студента старших курсов, 8 аспирантов, 4 доктора и 19 кандидатов наук.
«Необходимость проведения высокоразрешающей структурной диагностики материалов на атомном уровне привела к созданию нашего ЦКП, – рассказывает руководитель центра член-корреспондент РАН Александр Латышев. – Здесь собрано уникальное и дорогостоящее аналитическое оборудование, покупать которое в каждый институт или лабораторию, ведущую разработки в области нанотехнологий, было бы нецелесообразно».
Поэтому в лабораториях центра «Наноструктуры» проводят исследования в интересах различных заказчиков: институтов СО РАН, «Вектора», российских и зарубежных наукоемких компаний. «Нам приносят разные образцы: кристаллы, порошки, нанотрубки, биологические объекты. От последних студенты бывают в шоке: изучать образцы, перепачканные кровью, на кафедре физики полупроводников – это не просто», – добавляет Александр Васильевич.
Микроскоп на вес золота
Когда вы входите в стены научной лаборатории, вы понимаете, что попали в мир без суеты. Если речь идет о работе с нанотехнологиями, это верно вдвойне: изучение мира на атомном уровне требует особой степенности и ответственности. Это чувствуется и по тому, что каждого посетителя на входе облачают в халат, что все микроскопы содержатся в тщательной чистоте и что о каждом приборе студенты и сотрудники говорят с гордостью.
Предмет особого любования – электронный микроскоп, имеющий только один аналог в мире – и тот в Японии. Стоимость подобного прибора оценивается в 5-7 млн долларов, однако «наш» микроскоп не продается – он уникален. «Это довольно старый микроскоп японского производства, модернизированный сотрудниками Центра. У него выдающиеся характеристики – когда результаты его работы впервые были продемонстрированы на научной конференции в Японии, зал встал и зааплодировал, – рассказывает научный сотрудник ЦКП «Наноструктуры» Дмитрий Насимов. – Это сверхвысоковакуумный микроскоп, позволяющий изучать образец практически в стерильной чистоте».
«Продать его можно только вместе со студентами, которые научились на нем работать», – пошутили в лаборатории. Когда я попыталась уточнить, что будет в таком случае дороже – микроскоп или студенты – рассмеялись, так что стало понятно: видимо, ни то, ни другое нельзя оценить в денежном эквиваленте.
Мы не любим слово «нано»
Ставшее в последнее время крайне модным словечко «нано» сотрудники Центра не очень любят: слишком часто оно стало употребляться в значении практически политическом, а работа ученых как шла, так и идет. Здесь на различных высокоразрешающих микроскопах изучается структура (на уровне атома!) минералов, полупроводников, катализаторов, биологических и аморфных образцов. «Нанотехнологии не могут развиваться без прогресса технологий их изучения, их визуализации, – говорит Дмитрий Насимов. – На самом деле, человечество работает с нанообъектами по меньшей мере тысячу лет. Известно, что в стекла для витражей кафедральных соборов добавляли частицы металла размером несколько нанометров. Но только в последние 5-10 лет диагностическая техника достигла такого прогресса, что изучение материала на атомном уровне стало возможно. Поэтому нанотехнологии и получили развитие именно сейчас».
Как популярно поясняют сотрудники Центра: в ЦКП «Наноструктуры» есть все, чтобы увидеть атомную структуру того или иного образца и, соответственно, понять, какие процессы происходят. Без этой визуализации развитие нанотехнологий было бы невозможно.
В частности, Центр помогает вести разработки экспресс-анализатора состава крови – такого прибора, который мог бы определить состояние крови больного автоматически за несколько минут, пока, скажем, «скорая помощь» едет до больницы. Возможно, в будущем такой экспресс-анализатор крови можно будет покупать в аптеках.
Кроме того, здесь с очень высокой точностью измеряются пленки, толщиной от нанометра до сотни микрон, которые широко используются, например, для изготовления сенсорного оборудования и приборов ночного видения. А также Центр гордиться своим участием в проектах по анализу структуры ДНК.
Зрящие в корень
По словам научного руководителя отделения зондовой микроскопии к.ф-м.н Дмитрия Щеглова, скоро наука подойдет к следующей за нано степени «мизерности» объектов. «Мы стоим на пороге перехода к пикотехнологиям. Но слово «пико» вряд ли приживется, скорее всего, будут говорить «субнано» или как-то иначе», – уточнил Дмитрий Щеглов.
Поэтому достигнутые пределы малой размерности исследуемых объектов – это еще не конец. Это только начало. «Ежегодно в нашем центре проводится до 8000 исследований по примерно 1000 образцам», – с гордостью заключил Дмитрий Щеглов.
Пожалуй, самым впечатляющим для обывателей в ЦКП «Наноструктуры» станет то, что создается здесь с помощью электронного нанолитографа и установки сфокусированных электронных пучков. Сначала на компьютере моделируется структура будущего объекта (скажем, какой-нибудь подложки для изучения ДНК), после чего она «рисуется» электронным пучком и вытравливается особым химическим составом. Таким творческим путем рождается на свет множество элементов нанотехнологий.
Научных достижений у сотрудников Центра немало: например, именно здесь изготовили транзистор, способный пропускать минимальную порцию тока – единичные электроны (к.ф.-м.н. Леонид Литвин). Нанотранзистор сможет сделать переворот в области увеличения скорости обработки информации и снижении энергозатрат компьютера.
Тем не менее, работу центра сложно оценить перечисляя все эти «дороже, больше, быстрее, лучше». Все-таки наука остается наукой: здесь будут стремиться дойти до сути вещей, уходя в атомный уровень вещества и пытаясь заглянуть еще глубже, несмотря на то, будет это модно или нет. А там, глядишь, и изобретут то, что перевернет нашу жизнь – да-да, вот эти самые люди, которых вы видите на фото и видео.
Фото 1-3 автора, №4 - с сайта ЦКП «Наноструктуры»
Официальный сайт ЦКП - http://lib.isp.nsc.ru/ckp/
Александра Зайцева
