Ученым нужна сверхзадача

Статья в газете «Поиск-НН», № 5 (167) май 2014 г.

Нижегородская земля является родиной множества славных достижений в области науки и техники. Здесь трудились ученые, имена которых известны всему миру. И сегодня в нижегородских институтах Российской академии наук и вузах проводятся передовые исследования, внедряются инновационные разработки и зажигаются новые звезды.

«Поиск-НН» вновь знакомит читателей с молодыми нижегородскими учеными. В прошлых номерах мы беседовали с представителями вузовской науки, а на этот раз отправились в Академию наук, а точнее в Институт физики микроструктур, где работает Антон Владимирович Иконников - кандидат физико-математических наук, обладатель гранта Президента Р. Ф. В сферу научных интересов ученого входят физика полупроводников и низкоразмерных структур, спектроскопия, циклотронный резонанс. Антон рассказал о своей научной деятельности, о своем взгляде на развитие отечественной грантовой системы и реформу РАН, а также сформулировал главное условие развития науки.

— Расскажите о вашей работе, которая удостоилась президентского гранта.

— Она связана с исследованием наноструктур, созданных на основе соединения ртуть-теллур/кадмий-теллур (HgTe/CdTe). Ученые изучают их уже долгое время, с 1980-х годов, но подлинный прорыв на этом направлении случился недавно. У данных структур был обнаружен целый ряд уникальных физических свойств. Оказалось, что они являются двумерными топологическими изоляторами. Сам материал является двумерным диэлектриком, но на его поверхности существуют проводящие состояния, которые гораздо более устойчивы к возмущениям (дефектам и примесям), чем в обычных полупроводниках. Меняя параметры таких наноструктур, можно получать объекты с совершенно различными свойствами. Кроме того, в материалах на основе HgTe/CdTe возможно одновременное существование двумерных электронов и дырок. Это нетипичное поведение для обычного полупроводника.

Вообще, у данных объектов множество различных интересных качеств, которые имеют большое значение для фундаментальных исследований. На практике эти материалы используются в приемниках, работающих в среднем инфракрасном диапазоне (диапазон длин волн от 3 до 30 мкм. — Ред.). Сегодня, в связи с появлением новых технологий, позволяющих выращивать более качественные материалы на основе соединений HgTe/CdTe, открылась возможность создания приемников и лазеров в терагерцовом диапазоне (спектр частот терагерцового диапазона расположен между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами, границы частот составляют 10¹¹-10¹³ Гц, диапазон длин волн — 3−0,03 мм соответственно. — Ред.). Эта тематика находится на переднем крае мировой науки. В России технологии создания таких высококачественных наноструктур разработаны в Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, а их исследованиями занимаются научные группы по всей России, в том числе и в Институте физики микроструктур РАН.

Вот этим, а если говорить предметно — изучением зонной структуры полупроводников методами спектроскопии в магнитных полях, я и занимаюсь. Анализирую наноструктуры, которые выращивают технологи, рекомендую те или иные действия, которые позволят в дальнейшем создать приемники и источники излучения на основе таких структур.

— Какие преимущества дает терагерцовый диапазон?

— Терагерцевое излучение, как и рентгеновское, легко просвечивает человеческое тело, не проникает через металлы и некоторые виды пластика, но, в отличие от рентгеновского, совершенно безопасно, что открывает хорошую практическую перспективу. В терагерцовый диапазон попадают многие вращательные колебания различных молекул, поэтому терагерцовая спектроскопия может быть использована для определения состава газа. Так, ученые нашего института изучают возможность проведения диагностики живого организма по составу выдыхаемого воздуха. Например, у больного сахарным диабетом в выдохе обнаруживается повышенное содержание метанола, что позволяет проводить экспресс-диагностику. Кроме того, терагерцовые источники и приемники могут быть использованы и в телекоммуникациях. Чем выше частота, тем больше информации можно передать за единицу времени.

Однако в настоящее время на этом пути есть определенные сложности. Доступные и компактные терагерцовые источники и приемники, способные функционировать при комнатной температуре, до сих пор не созданы. А те, что есть, либо не могут работать при комнатной температуре, либо не обладают достаточной мощностью, либо дорого стоят. Например, в качестве терагерцового источника можно использовать широко известный квантовый каскадный лазер. Стоит он около $10 тыс. Это сравнительно недорого, но проблема в том, что он не работает при комнатной температуре. 200 градусов Кельвина — и всё. Причем за последние пять лет прогресс в этой области практически отсутствует. Это что касается источников терагерцового излучения. А терагерцевых приемников, работающих при комнатной температуре (по крайней мере — для частот от единиц терагерц), вообще нет. Есть только попытки их создания и множество нерешенных проблем.

— Похоже, мы не находимся на пороге внедрения этой технологии в практику?

— На данный момент я не ставлю перед собой задачу внедрения. В моей заявке на президентский грант честно написано, что работа является фундаментальной. Конечно, область ее возможного применения достаточно обширна и актуальна. Например, мои исследования помогают коллегам, которые изучают фотолюминесценцию таких наноструктур. Они намерены создать лазер терагерцового диапазона и продвигаются в этом направлении достаточно успешно. Еще года полтора назад они не находили практически никакого излучения, а сегодня светится, что называется, любая табуретка. Мои исследования выявляют зонную структуру материалов, помогая понять, что в них должно излучать. На основе наших экспериментальных данных создается теоретическая модель, которая объясняет происходящие процессы, что позволяет двигаться дальше.

Но если говорить по существу, вопросами практического внедрения занимаются технологи. Выращивать структуры для лабораторных исследований — задача понятная. Взяли одну шайбу (подложку, на которой выращивают структуры), вырастили, получили 10−20 структур. А массовый выпуск изделия — это совсем другое дело. Думаю, если приемлемый лазер или приемник в терагерцовом диапазоне будут, наконец, созданы, то разработка пойдет в промышленное производство. Но, скорее всего, это произойдет не в ближайшее время.

— На какие цели будут расходоваться средства президентского гранта?

— В этом году финансирование планировали сократить в связи с тем, что идет секвестирование государственного бюджета на 5% по разным статьям. Подготовили соответствующий документ, но в конечном итоге были сокращены гранты Президента Р. Ф. для научных школ, а для молодых кандидатов сумма осталась прежней — 1,2 млн рублей на два года. Деньги идут на зарплату, накладные расходы, налоги, оборудование, расходные материалы. Некоторое неудобство заключается в том, что, поскольку смета расходов составляется еще на этапе оформления заявки, а деньги по гранту могут прийти и в конце года, обычно не очень понятно, что конкретно понадобится в таком отдаленном будущем. Приборы я купить не могу в связи с их высокой стоимостью, поэтому в основном все тратится на расходники.

— Как вы в целом оцениваете отечественную грантовую систему?

— Насколько я вижу, в настоящее время многое меняется. В лучшую или худшую сторону? Этого я пока не могу сказать. Создан Российский научный фонд (РНФ). Он предлагает гранты на крупные суммы для больших коллективов, но и выигрывать их сложнее. Складывается система, при которой нужно бороться за рейтинги, публиковаться в международных журналах, приглашать зарубежных ученых. С одной стороны, это правильно: статьи нужно писать хорошие, а не любые. Но надо понимать, что при этом создается ситуация, когда вместо того, чтобы заниматься научной деятельностью, ученый думает о том, как накрутить свой рейтинг. Такие вещи отвлекают от науки. Я пока не знаю, как сложится ситуация в РНФ, зато знаком с требованиями, которые предъявляются к соискателю гранта в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России». Там чересчур много бумаг, на мой взгляд. В этом отношении президентский грант является почти образцом. Отчетность небольшая и заявка приемлемая.

— А как обстоят дела в этой сфере за рубежом?

— Мне об этом трудно судить. Насколько я понимаю, европейская грантовая система способствует созданию научных коллективов, которые решают задачи в рамках гранта, а затем распускаются. Мне кажется, у нас хотят сделать то же и повысить тем самым мобильность ученых. Представьте: во Владивостоке открылась подходящая для меня вакансия, и я со всей семьей еду во Владивосток. Не уверен, что для России это приемлемо. Вряд ли многие захотят поехать из Екатеринбурга в Санкт-Петербург на два-три года, даже если речь идет о молодых и легких на подъем людях. Масштабы нашей страны и присущие ей культурные традиции, при которых существуют научные династии и на их основе развиваются исследовательские направления, не способствуют такому способу организации работы. Нельзя слепо следовать западному образцу. Ведь, вообще говоря, каких-то особенных причин срочно внедрять европейскую систему нет. Если некий сотрудник работает плохо, то его следует заменить. Для того чтобы выявлять такие нерадивые элементы, в научно-образовательных учреждениях каждые пять лет проводится аттестация.

— Что вы думаете о реформе РАН?

— Реформа, безусловно, многогранна. И, несомненно, она назрела. Институтов много, и, вероятно, среди них есть такие, где люди просиживают штаны и ничего не делают. Я допускаю, что и в руководстве РАН такие люди могут быть. Поэтому, видимо, о реформе говорилось уже давно. Почти на каждом собрании Совета молодых ученых шла речь о необходимости ее скорейшего проведения, потому что были проблемы, например — с жильем. На постройку квартир для молодежи выделялись деньги, но по закону стоимость жилья не должна была превышать среднюю по региону, и, разумеется, ни один застройщик за эти деньги строить не хотел. Значит, как мне кажется, президиум РАН должен был добиваться того, чтобы эта программа заработала.

Мы живем в своеобразных реалиях. К примеру, новые высотные жилые дома по соседству с нашим институтом были незаконно подсоединены к канализации института. В результате руководство научного учреждения вынуждено ходить в суды и решать этот вопрос. Будет неплохо, если этим будет заниматься специальная организация, в ведение которой теперь переданы все институты (Федеральное агентство научных организаций, ФАНО. — Ред.), а мы сосредоточимся на своем прямом деле — науке. С другой стороны, пока не ясно, как чиновники из ФАНО будут решать имущественные вопросы, не понимая особенностей научной деятельности. Скажут, к примеру: зачем вам этот корпус, в котором непосредственно не ведется научных исследований? Будет ли их волновать, что там размещены сопутствующие службы, мастерские?

Впрочем, глава ФАНО Михаил Михайлович Котюков производит впечатление грамотного человека. Поэтому надежда, что переходный период благополучно закончится и все наладится, есть.

— Какие принципиальные препятствия на пути развития науки вы видите?

— На мой взгляд, одна из важнейших проблем связана с тем, что государство сегодня не ставит перед учеными глобальных задач. Чтобы запустить человека в космос, потребовалась работа всей страны, а побочными продуктами этой деятельности стали серьезные открытия в самых разных областях науки. Сегодня у нас такой сверхзадачи, поставленной государством, нет. Зато есть грантовая система, при которой мы должны доказывать, что наши исследования — это здорово. С одной стороны, мы таким образом популяризируем науку. С другой — вынуждены заниматься сиюминутными проблемами, а не тем, что может принести пользу в глобальной перспективе. В подобных условиях фундаментальная наука слабеет. Мы говорим о том, что нужно уходить от сырьевой экономики, двигаться по инновационному пути, но, уверен, без постановки сверхзадачи на уровне государства этого сделать не удастся. Частные инвесторы не будут вкладывать деньги в то, что принесет прибыль через 30 лет. Зачем? Ведь прямо сейчас можно купить дешевле и продать дороже.

— Что бы вы посоветовали начинающим нижегородским ученым?

— Наука должна быть вам интересна. Только в этом случае стоит в нее идти. Когда ты занят любимым делом, чувствуешь себя счастливым. Баснословных прибылей не ждите, но обеспечить безбедное существование себе и своим детям — это вполне реально. Если же вы сомневаетесь в том, что наука — действительно ваша стезя, стоит просто попробовать. Научная деятельность, кроме интересных задач, имеет еще много плюсов: уникальный коллектив, более-менее свободный график работы, хорошие условия труда. Стать ученым несложно. Главное, повторюсь, должно быть интересно.

— К слову, вы участвуете в проекте создания научных лабораторий для школьников — STEM-центров (Science Technology Engineering Mathematics) при ведущих научно-образовательных организациях Нижегородской области. Как продвигается эта работа?

— Современная наука не делается в одиночку. Для проведения качественного исследования необходимы команда, дорогостоящее оборудование и научная школа, традиция. Благодаря STEM-центрам заинтересованные в науке школьники получают доступ к современному оборудованию и передовым научным разработкам, что очень важно. Именно поэтому работы, выполненные за школьной партой и в профессиональной научной лаборатории, отличаются разительно. Главное — придумать задачу, которая была бы понятна школьнику и при этом имела научную ценность. Это не так просто, но мы стараемся, и вполне успешно. В этом году мы работу для школьников нашли, ребята уже занимаются под руководством аспиранта.

— В чем лично для вас заключается главная цель научного творчества?

— Получить ответ на вопрос «Почему?». По-моему, физика на этот вопрос отвечает.

Беседовал Александр Поздняков