Расскажите про лабораторию, в которой вы работаете, чем вы занимаетесь?
В лаборатории радиоспектроскопии и спиновой электроники мы изучаем и анализируем электрические, магнитные и магнитоэлектрические свойства разных материалов. То есть исследуем, как ведут себя электроны или другие носители заряда под действием магнитного или внешнего электрического поля, как меняется проводимость образца от разных условий. Исторически сложилось, что в Институте физики в большей степени занимаются изучением фундаментальных вопросов, а не прикладных. Поэтому условия, которые мы исследуем, далеки от повседневных. Это очень высокие магнитные поля и экстремально низкие температуры.
Это не экзотические условия, потому что есть приборы, которые должны стабильно работать при экстремально низких или высоких температурах или при их резких перепадах. Например, установка под открытым небом ночью может замерзать до минус 20 оС, а днём разогреваться до плюс 80 оС.
С другой стороны, многие устройства, от спутников до привычных нам смартфонов и компьютеров, «любят» комнатную постоянную температуру. При пониженных температурах реакция телефона может замедляться, а если сильно жарко, то у него батарея начинает быстрее разряжаться.
То есть небольшие колебания, и он уже 100 % от своей мощности и производительности не выдает. Поэтому в нашей лаборатории изучают свойства материалов в широком диапазоне температур и других внешних воздействий.
В своем исследовании вы используете кремниевые подложки?
Кремний — полупроводник, в него можно добавить примеси, которые поменяют его физические и химические свойства. Этот материал удобен тем, что позволяет создавать электронные компоненты на цельной кремниевой пластине. Помимо более эффективного использования пространства, это дает возможность уменьшить расход самих материалов. Это увеличивает эффективность работы устройств и уменьшает затраты при производстве. Сейчас подложки становятся все тоньше и легче, а значит, слои с различными электронными компонентами можно делать быстрее.
Раньше для соединения компонентов применялась микросварка проволокой при помощи ультразвука. Но из-за свойств проволоки, которая могла проникать в материал подложки в месте контакта, менялась проводимость. Теперь ученые научились создавать кристаллы с определенным взаимным расположением атомов. Примерно такие кристаллы устанавливают в современных телефонах, но они собраны на еще более тонкой подложке, чтобы снизить их вес.
И следующим этапом стали магнитные пленки германида марганца? Позволят ли они снизить энергопотребление устройств?
Германид марганца обладает рядом полезных свойств, среди которых изменение его температуры под действием внешнего магнитного поля. Красноярские ученые отработали технологию выращивания плёнок германида марганца и исследовали его магнитные и физические свойства.
Полученный материал перспективен для проектирования и разработки магнитокалорических, спинтронных и спин-калоритронных устройств на кремниевой платформе. Он позволит снизить энергопотребление устройств, в котором его используют, улучшить скорость работы оперативной памяти и расширить возможности обработки данных.
Мы долго отрабатывали с коллегой технологию роста плёнок германида марганца. Этот процесс очень сильно зависит от температуры — разница буквально в 10 градусов, и ничего не получается. Мы с Иваном Яковлевым, научным сотрудником лаборатории ФМЯ Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН, подбирали состав буферного слоя. Его толщина — около 10 нанометров. Этот буферный слой легирован кремнием, он поступает из подложки, потому что происходит диффузия слоёв. Мы до сих пор еще разбираемся в точном составе. И вот такую пленку нам удалось вырастить и изучить на атомно-силовом микроскопе.
Мы убедились, что наши пленки стабильно работают при комнатной температуре. Это значит, что их уже можно использовать во многих устройствах. Бывают же чипы для рутинных задач — датчики для сигнализации, элементы управления «умным домом» и так далее.
Знание тонкостей и параметров устройств изнутри как-то влияет на выбор техники в своей повседневной жизни?
Когда я только пришла в науку, я выбирала очень долго, скрупулёзно. Мне очень сложно это давалось, потому что как можно сделать лучший выбор, если нужно учесть все факторы, даже таблицы сравнительные делала. Сейчас просто выбираю в средней ценовой категории, и чтобы нравилось.
В средней ценовой категории стандартной гарантии производителя хватает, чтобы выявить брак, и в случае чего вернуть. А если техника работает сверх гарантийного срока, то обычно она и дальше нормально работает.
А с друзьями не заходят какие-то споры? Мол, как можно было такое выбрать?
Мы с друзьями считаем, что у каждого есть право на свое мнение и право на ошибку. Мои друзья в основном это физики, химики, ученые из других сфер. Есть и работающие на производстве, но по образованию почти все физики.
То есть весь нынешний круг общения преимущественно научный?
Это, видимо, у меня профессиональная деформация. Если что-то нелогично, у меня сразу что-то в голове «щёлкает», как от неправильно поставленного ударения. Чем дальше от моего привычного круга общения, тем чаще это встречается. Когда я разговариваю с родственниками или дальними знакомыми и слышу, как кто-то, например, с астрологами общается, понимаю, что меня это напрягает. Чем дальше, тем больше.
Родственников, конечно, не переубедить. Поэтому я обычно сдерживаюсь. Каждого не перевоспитаешь, а моё душевное равновесие важнее. Но там, где это возможно, я стараюсь вмешиваться.
Я часто рецензирую научные школьные работы, и на конкурс в разные годы попадаются исследования и про память воды, и про намагниченную воду. В комментариях я пишу, что это не имеет научного обоснования, даю совет, на какие темы стоит ориентироваться. За этим же чаще всего учителя стоят, это они предлагают темы своим ученикам.
А как вы вообще выбрали физику?
Школу я закончила с медалью. Могла, в принципе, пойти куда угодно — подавала документы в разные места: от экономиста до военного переводчика. В итоге выбрала физику в СФУ. При этом у меня не было чёткой идеи, что я отучусь на физика и буду учёным. То, что у нас в Красноярске есть учёные, я поняла только на третьем или на четвёртом курсе. Изначально я думала, что физик — специалист в лаборатории при производстве. У меня была аналогия — «как в медицине». Есть лаборатория на заводе, в которой физики делают какие-то анализы или проводят исследования. Потом на одной из экскурсий нам показали академический институт, с нами поговорили учёные. Мне понравилось.
Правда, в науку осознанно и, надеюсь, надолго, я пришла уже в аспирантуре. В студенчестве я ещё думала, то ли в Норильск уехать, то ли на «Красмаш» уйти. Но осталась в науке, потому что интересно и деньги платят.
У меня сейчас свой грант для малых отдельных научных групп, и я основной исполнитель в большом проекте Российского научного фонда. У нас своя перспективная тематика — пленки делают многие, но с применением литографии или зондовой микроскопии разработок меньше.
В разные годы я получала стипендию президента, премию главы города молодым талантам, вошла в список победителей регионального конкурса проектов научных групп Российского научного фонда в 2023 году. У меня есть действующий патент.
Расскажите о своем патенте? Как вообще понять, что результат можно запатентовать? Как эта система работает?
Патент был на основе моих первых экспериментов на зондовом микроскопе, и он был о способе получения одинаковых ферромагнитных частиц с помощью зондового микроскопа. Это очень экзотичный и очень требовательный к соблюдению технологий метод перьевой нанолитографии. Наличие патента мне очень помогло в конкурсе «УМНИК». Моя диссертация была по методам экспериментальной физики, и когда мы получили результат, то решили, почему бы не подать заявку на патент, тем более это были ковидные выходные. Было много времени.
О биомассе и инвестициях в будущееВ принципе, то, что предложено в патенте можно делать мелкосерийно, но медленно с использованием более дорогого оборудования. Предложенный нами способ с применением зондового микроскопа дешевле. Он идеально подходит для исследований, где не нужны большие партии образцов.
Существуют разные виды патентов. Есть полезная модель, программа, а у нас способ. Патент как интеллектуальная собственность принадлежит Институту, он является правообладателем, а мы получаем надбавки к зарплате. У ученых есть рейтинг результативности, на который влияет наличие патентов и научных статей.
Как по мне, статью написать легче, чем получить патент. Статья — это немного полет фантазии, как картина, которую пишет художник. Я сейчас осваиваю 3D-графику, моделирую изображения для своих публикаций, чтобы нагляднее и понятнее выглядело исследование. А патент он более сухой, в нем надо подробно описать техпроцесс. Этот язык мне не очень нравится, это больше юридический документ.
Несмотря на такую занятость, вы еще работаете со школьниками?
Я веду занятия у школьников в базовой школе РАН и в Физико-математической школе. Дети разные, так же, как и взрослые. Интересно заниматься с теми, кто увлечён. Они подхватывают, задают вопросы. Со школьниками все не так однозначно. С одной стороны, их привлекает наука, а с другой стороны, здесь много рутины, и их ожидания иногда не оправдываются.
Работа учёного — это же больше чтение статей, анализ результатов. Школьник может разочароваться раньше времени, что не каждый день проводятся зрелищные эксперименты. Сейчас многие из талантливых ребят хотят в IT, редко кто видит себя ученым. Я очень удивилась, когда стали активно говорить про Data science и работу с большим количеством данных. На мой взгляд, физики и вообще ученые так же работают с огромным количеством данных.
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий», фото предоставлено КНЦ СО РАН.
