Актуально
'Нанотехнологии - это химия, которую мы делаем своими руками...'
В рамках Дней Японии в ОГУ проходил второй российско-японский семинар "Магнитные явления в физикохимии молекулярных систем". В его работе принимал участие профессор Высшей Королевской технической школы в Стокгольме и Черкасского государственного университета технологии, доктор химических наук Борис Филиппович Минаев, который рассказал о проблемах и достижениях ученых в области нанотехнологий.
- Пятнадцать лет я работаю в Швеции. Сначала год в Упсальском университете, шесть лет - в Университете им. Чопинга и последние восемь лет - в Высшей Королевской технической школе в Стокгольме. Моя работа связана с квантовой химией и исследованиями физикохимических свойств молекул, таких как спектральные свойства и специфика химических реакций. В последние годы очень много внимания мы уделяем биохимическим реакциям, т.е. процессам, протекающим в живых клетках, в основном ферментативным процессам, которые являются главной движущей силой всего живого.
- Как это связано с нанотехнологиями?
- Напрямую, потому что мы рассматриваем процессы на молекулярном уровне, а нанотехнологии заключаются в исследовании веществ в наноскопическом масштабе миллионных долей сантиметра. Мы фактически оперируем с отдельными атомами или группами атомов. Образно нанотехнологии можно представить как химию, которую мы делаем своими руками.
К примеру, очень широко в последние годы используется в химии микроволновое воздействие, в частности в аналитической химии для приготовления проб и т.д. Если нагревать вещество с помощью СВЧ, поглощенная веществом энергия идет на активизацию движения молекул, которые потом участвуют в химических реакциях. Когда для нагревания пищи люди использовали костер, то химические реакции тоже имели место, но это была химия на макроскопическом уровне. Сейчас мы эту химию пытаемся делать на микроскопическом уровне с помощью тех или иных воздействий: либо воздействием СВЧ квантов или квантов видимого диапазона спектра, либо манипулируя атомами или молекулами, используя туннельный микроскоп. Он содержит очень тонкую иглу, к ней подводится напряжение, и она движется над поверхностью подложки, на которой находится исследуемое вещество. При определенных резонансах в пространстве между иглой и молекулой возникают особые силы, с помощью которых можно передвигать атомы по поверхности, т.е. можно целенаправленно осуществлять сборку вещества. Это один из наиболее ярких примеров нанотехнологий.
Помните, с помощью чего человек подковал блоху? С помощью мелкоскопа.
- То есть известный литературный персонаж использовал методы нанотехнологий?
- Это близко к методам, которые используются в современных нанотехнологиях, но все же это были размеры долей миллиметра, то, что можно было увидеть через микроскоп. В нанотехнологиях эти размеры уменьшены еще в десятки и сотни тысяч раз.
- Сегодня нанотехнологии объявлены в России национальным проектом, на него выделяют огромные суммы. Каковы наши шансы, учитывая, что во многих странах развитие нанотехнологий находится на более высоком уровне?
- Нанотехнологии - ключевое слово, сегодня панацея от всех бед. На самом деле нанотехнологии включают в себя развитие фотоники, микроэлектроники, новых методов терапии, создание новых лекарств, новых катализаторов для химической промышленности и т.д.
Конечно, уровень развития нанотехнологий в странах Западной Европы и США намного выше, чем в России. Там выделяется много средств на научные исследования, в частности на научное приборостроение. У нас, особенно после распада СССР, научное приборостроение вообще было в полном упадке. Чтобы покупать приборы, которые производят в Японии или Америке, нужны огромные деньги. В последнее время в связи с инициативами российского правительства, думаю, ситуация исправится, и особая роль в этом принадлежит вузам.
Оренбургский государственный университет - это прежде всего учебное заведение, а не научно-исследовательский институт, он удален от центров, таких как Москва, Новосибирск. Но я был поражен, когда сюда приехал. Насколько прекрасное оборудование закуплено в ОГУ и насколько крупные специалисты здесь собраны!
Я ожидаю, что в Оренбургском государственном университете в ближайшее время будет очень мощный прорыв. ОГУ способен стать крупным научным центром, который мог бы конкурировать и с Оксфордским университетом, и с тем же Университетом Хиросимы в Японии. Не случайно японские ученые сюда приезжают. Я был поражен уровнем исследований, которые проводятся в Оренбурге, в частности исследований фуллеренов с помощью туннельной сканирующей микроскопии. В Оренбургском госуниверситете имеются туннельные сканирующие микроскопы, т.е. удается изучать строение вещества на уровне строения отдельных атомов. На мой взгляд, у ОГУ есть все необходимое, чтобы внести существенный вклад в развитие нанотехнологий.
- Во время недавнего визита в ОГУ проректор МГУ А.М. Салецкий привел пример: китайцы, чтобы догнать другие страны в области нанотехнологий, работают некоторое время в университете в Германии, получают необходимые знания, затем находят деньги на точно такой же аппарат, который стоит в немецком университете, и продолжают исследования у себя в Китае с того же этапа, на котором в данный момент находятся немцы. Какой выход есть у нас, если говорить, что мы отстали?
- Вы абсолютно правы с этим примером. Я хочу сказать, что долгое время работал в Швеции, и там в лаборатории теоретической химии в Стокгольме тоже очень много китайцев. Почти половина сотрудников и аспирантов - китайцы. А ведь еще двадцать-тридцать лет назад мы не видели китайских статей в научных журналах.
Вообще вся наука делается на английском языке - это латынь современной науки. Российские ученые, к сожалению, оторвались от этого. Очень мало российских ученых владеют английским языком. Вместе с тем возьмите любого француза, испанца, ученого из Бразилии - все говорят по-английски свободно, как на своем родном языке. Это язык, на котором публикуются все научные результаты.
В западных университетах при проведении конкурсов на должность профессора или доцента, при аттестации научных кадров главное внимание уделяется тому, как много у тебя публикаций именно в международных журналах. Если ты публикуешь свои статьи в каком-то шведском журнале на шведском языке - это вообще не принимается во внимание, потому что всякая аттестация научных кадров проводится на международном уровне. Ты подаешь заявление на должность профессора Стокгольмского университета. Жюри избирается обязательно из специалистов Соединенных Штатов, Японии, стран Европы. Никогда шведские ученые не решают, насколько тот или иной специалист соответствует занимаемой должности. Это определяет международное жюри, и прежде всего по уровню его публикаций и индексу цитирования. Индекс цитирования, если вы публикуетесь на тайваньском языке, у вас будет нулевой. Поэтому все тайваньские ученые публикуются только на английском языке.
- Мы говорим не только о языке. Есть ли другие факторы?
- Китайцы совершили рывок именно благодаря тому, о чем вы говорили. Но здесь есть и обратная сторона. Когда они приезжают в какую-либо страну и работают на каких-то конкретных приборах, то становятся специалистами в узкой области. Узкая специализация в науке необходима. Но при этом, конечно, нужно иметь фундаментальное образование. Я ратую за то, чтобы при подготовке студентов им по возможности давали очень широкий спектр фундаментальных знаний, в том числе в области современной квантовой механики. Когда у них будет фундамент, они могут поехать в любую страну, работать на любом оборудовании.
Важнейший аспект - это качество фундаментального образования. Безусловно, очень важно иметь современное научное оборудование. И конечно, нужна научная школа. Профессора учат своих учеников, те идут дальше. Научная школа является основой основ.
- Должны ли те, кто занимается нанотехнологиями, быть специалистами в нескольких областях знаний - химии, физике, биологии?
- Вы правы. Прежде всего они должны быть специалистами в области химии, физики, а самое главное, в области квантовой химии. Квантовая химия - это основа, которая является фундаментом новой инженерии - нанотехнологической. Как раньше инженер должен был знать сопромат - это была основа любой инженерной науки, так теперь основой нанотехнологий является именно квантовая химия.
- Нуждаются ли в корректировке учебные программы?
- Учебные программы совершенствуются. Физический факультет ОГУ очень молод, и сейчас его студенты учатся только на третьем курсе, они еще не дошли до специальных дисциплин. Конечно же, я пытался подсказать коллегам, как можно скорректировать специальные курсы, в каком направлении. Уверен, они все сделают, потому что здесь собрались хорошие специалисты и имеется хорошая база.
- Если говорить об оборудовании, все-таки его нужно сейчас, следуя программе, закупать где-то или, если есть возможность, создавать свое, такое, какого ни у кого нет, чтобы этот рывок совершить?
- Создавать современное научное оборудование очень сложно. В России существует несколько центров, где создаются прекрасные конкурентоспособные приборы, например сканирующие микроскопы. Если говорить о лазерном оборудовании для оптических исследований, то тут больше, конечно, нужно закупать за границей. Я думаю, что когда мы будем развивать нанотехнологии, они станут базой для новейшего приборостроения. С развитием нанотехнологий придет все: и новое оборудование, и новые научные школы.
- Как вы считаете, барьер в десять лет возможно преодолеть?
- Ну конечно возможно. У нас очень хорошие студенты. Наши студенты имеют амбиции. Многие из них хотят стать учеными.
- Почему?
- Потому что на уровне Правительства России решается вопрос о значительных вложениях в науку. Молодые люди понимают, что имеют возможность повысить благосостояние, оставаясь в науке. Это очень и очень важно. Изучить квантовую механику не просто. Очень трудная работа, и потом не каждый способен. Если у человека нет стимула, чтобы понять уравнение Шредингера, то он его и не будет понимать.
- А если говорить о стимуле, который побуждал еще десять лет назад огромные потоки наших талантливых ученых уезжать на Запад. Что изменилось сейчас?
- Этот стимул остается, потому что на Западе и условия жизни лучше, и возможности для научной работы выше. А у нас любой преподаватель вуза имеет огромную учебную нагрузку. Она примерно в десять раз больше, чем у профессора на Западе. Надо быть очень большим энтузиастом, чтобы при этом заниматься наукой.
- За те же деньги или даже за меньшие?
- Конечно, за меньшие! Исправить это положение очень трудно. Нужны огромные средства. Кроме того, есть ряд других факторов. Например, уровень культуры взаимоотношений между людьми. На Западе жизнь более спокойная. Поэтому стимул остается.
Если наши студенты будут овладевать фундаментальными знаниями с хорошим английским языком, они могут поехать на Запад, пройти там стажировку. Поработал там, установил контакты - и возвращайся обратно. Думаю, что любой ученый, который установил контакты с западными коллегами, будет постоянно их поддерживать. Наука - международная. Нет оренбургской науки или астраханской, наука либо есть, либо ее нет. И она всегда должна носить международный характер, находить признание всего международного сообщества. Если этого нет, то нет и науки.