Наночастицы и макроидеи

На прошлой неделе в Алтайском госуниверситете торжественно открыли межфакультетский инновационный научно-образовательный комплекс «Первая ступень», в который входит ряд оборудованных по последнему слову лабораторий, а также студенческое конструкторско-технологическое бюро (СКТБ) «Умник». Причем работа в них кипела задолго до официальной презентации: для естественно-научных факультетов «Первая ступень» действительно долгожданная возможность подключить к настоящим лабораторным исследованиям студентов младших курсов.

Первый импульс

Итак, в состав научно-образовательного комплекса входят лаборатория физико-химической биологии и биотехнологий, лаборатория агробиологии и агроэкологии, лаборатория медицинской физики, лаборатория безопасности информационных сетей и, наконец, лаборатория компьютерного нанобиодизайна. Название для всей этой структуры, как объяснил ректор АлтГУ Сергей Землюков, выбрано по аналогии с ракетой, в которой первая ступень дает решающий импульс для дальнейшего движения (в данном случае – в большую науку). А таковая наука, по словам ректора, в университете существует:

– Недавно мы встречались с крупным инвестором, который вкладывает деньги в развитие биотехнологического направления АлтГУ в интересах развития сельского хозяйства Алтайского края. И в 2016 году на полях появятся первые реальные результаты этой работы. А скоро состоится встреча с крупным инвестором из Силиконовой долины, который хочет посмотреть развитие совместного противоракового центра.

Лаборатории созданы не на пустом месте: университет уже может гордиться разработками своих физиков и химиков, которые в последние годы занимали престижные места на инновационных выставках и конгрессах. А создан комплекс благодаря программе стратегического развития университета.

– Мы всегда работали вместе – физики, химики, технологи. Но такого единого центра кристаллизации, который позволит выйти на совершенно другой уровень, до сих пор не было, – радуется декан химического факультета Наталья Базарнова. – Здесь будут работать в основном студенты младших курсов. Магистранты и аспиранты и так постоянно трудятся в лабораториях, а у молодежи должна быть возможность увлечься настоящей наукой с первого курса.

В одной из новеньких лабораторий уже исследуют возможности получения биомасс из отходов любого непищевого растительного сырья, например, соломы. Затем эти массы собираются прессовать, чтобы получить плитные материалы для изготовления той же мебели. В качестве примера Наталья Григорьевна выдвигает ящик обычной тумбочки: «Этот древесный материал изготовлен с использованием фенолоформальдегидных смол, которые имеют ряд неприятных эффектов. Наши же разработки направлены на получение экологически безопасных материалов без вредного связующего вещества».

Оборудование тут очень дорогостоящее: термостаты, современные сушильные шкафы, инфракрасное устройство, которое определяет влажность вещества практически мгновенно (раньше эта процедура отнимала чуть не целый день!). И все для того, чтобы перед специализацией студенты младших курсов могли осознанно выбрать интересное им направление.

А в лаборатории медицинской физики студенты первого курса магистратуры в белых халатах демонстрируют на своем однокашнике работу недавно полученных датчиков для измерения биологических показателей человека. У «пациента» измерили частоту сердечного ритма, температуру и давление. Дальнейшая работа этих ребят будет связана с ведущими медицинскими учреждениями края. Кроме того, высокотехнологичное медицинское оборудование сейчас поступает в Казахстан и Киргизию, а значит, и там вскоре понадобятся квалифицированные специалисты, которых могут подготовить в классическом университете.

Первокурсница магистратуры Дарья Соловьева, например, уже полгода работает в онкоцентре. В ее обязанности входит обеспечение радиационной безопасности, калибровка оборудования, планирование дозы облучения пациентов. На вопрос ректора, востребованы ли в медицинской отрасли края знания, полученные в университете, студенты отвечают: «Они там просто необходимы».

– Кроме нашего основного предмета есть спецкурсы и лабораторные работы по медицинской физике, даются базовые знания по биологии и анатомии человека, чтобы мы знали, например, плотность каких-то органов и тканей, – рассказывает Дарья. – И в этом смысле новая лаборатория дает больше возможностей: если раньше мы работали только с лазерами, то теперь имеем дело и с другим современным оборудованием.

От роботов до нанороботов

Попав в СКТБ «Умник», все первым делом подходят к настоящему 3D-принтеру, о котором что-то слышали. Он буквально на наших глазах распечатывает из черного пластика объемную фигурку сложной формы. Директор СКТБ Владимир Пашнев, доцент кафедры вычислительной техники и электроники, тихо недоумевает: «И почему всех так интересует самый примитивный прибор?»

– А здесь есть что-то круче? – спрашиваем Владимира Валентиновича.

– Да буквально все остальное – круче! Анализаторы спектра, очень дорогие и высококачественные осциллографы, оборудование такого класса позволит проектировать приборы высокого уровня. Есть и множество станков, на которых можно изготовить промышленные образцы электронных компонентов и устройств. Так что принтер действительно самая простая вещь.

Студенты и аспиранты в СКТБ будут проектировать и конструировать приборы, что позволит ребятам после окончания вуза быстрее адаптироваться на рабочем месте. Работы тут шли еще до официального открытия, изготавливались приборы для научных исследований, востребованные на разных кафедрах: солнечный фотометр, прибор для исследования атмосферы, климатическая камера для одной из лабораторий вуза. На экране демонстрируется будущий квадрокоптер, беспилотный летательный аппарат с четырьмя винтами, который будет выполнять природоохранные задачи или помогать силовым структурам. Ну а благодаря пресловутому 3D-принтеру можно не покупать, а самостоятельно изготавливать некоторые детали. «Мы возлагаем большие надежды на это СКТБ. Важно завлечь сюда студентов, чтобы бюро стало для них домом», – говорит Владимир Пашнев.

С последним явно проблем не будет. В соседней комнате двое студентов возятся с роботом-труболазом. Руководитель проекта, заместитель декана физико-технического факультета Василий Белозерских рассказывает, что эту идею подсказала сама жизнь, точнее, перекопанный коммунальными службами городской ландшафт. И первая попытка сделать робота, который перемещается внутри трубопровода и фиксирует его дефекты в видимом и инфракрасном диапазонах, оказалась успешной. Представители ЖКХ уже заинтересовались прибором, который точно укажет место, где копать, и поможет построить маршруты трубопровода, многие из которых утеряны.

– Над проектом работают около десяти человек, руководитель студенческой части – первокурсник магистратуры Денис Кобелев, – говорит Василий Белозерских. – Фактически у них уже настоящее предприятие с руководителем и бухгалтером, которое выиграло не один грант. Мы стремимся к тому, чтобы студенты не просто пошли работать на госпредприятия, но сами создавали рабочие места и поднимали промышленность края.

В следующей лаборатории, расположенной на четвертом этаже корпуса «К» АлтГУ, чувствуешь себя немного неуютно. Сначала приходится пройти через пропускную рамку (она отслеживает не только холодное и огнестрельное оружие, но и несанкционированный пронос оборудования и средств прослушки). Потом оказываешься под прицелом камер видеонаблюдения и видишь себя сразу на нескольких мониторах. Преподаватель кафедры прикладной физики, электроники и информационной безопасности Даниил Салита упоминает также о приборах для улавливания паразитного электромагнитного излучения, детекторах движения и генераторах сигналов, которые создают помехи. «У нас сконцентрированы основные направления защиты информации», – резюмирует преподаватель.

А вот в учебно-исследо-вательской лаборатории компьютерного нанобиодизайна вопреки ожиданию чего-то невиданного стоят только компьютеры. Ее руководитель, заведующий кафедрой физической и коллоидной химии профессор Сергей Безносюк говорит, что здесь готовят молодые кадры, не испорченные старыми воззрениями на физику и химию, которые со временем будут внедрять прорывные технологии на предприятиях.

– Нанотехнологии предполагают создание целевого продукта без отходов, потерь, с высокой мощностью, скоростью и селективностью. Но опираются они на несколько другие законы физики, химии, математики и биологии, чем мы привыкли, – квантовые.

До того, как эта область технологии начнет реально функционировать, говорит Сергей Александрович, предстоит эти законы понять. «Вы же знаете, что такое квантовое явление – частица была здесь, и вдруг она вот тут. И контролировать это перемещение невозможно». Так что прежде чем строить заводы (а они, предрекает ученый, будут очень странными!) и штамповать нанороботы, предстоит «навести порядок в квантовом хаосе» и придумать квантовые же инструменты, управляющиеся с частицами, «как овчарка со стадом овец». Этим сейчас и занимаются во всем мире, так что в ближайшие лет десять до создания нанороботов дело точно не дойдет.

Сейчас по абсолютно уникальной для России программе «Наноинжиниринг функциональных и биомиметических материалов» здесь учатся 13 магистров, физиков и химиков. Многие имеют публикации в зарубежных журналах, взаимодействуют с учеными Университета Аризоны (США). Они изучают фундаментальные законы наномира, моделируют квантовый инструмент и его взаимодействия с объектами. «Это будет прорывная вещь. Если только нам удастся воспитать настоящих нанобиодизайнеров», – говорит профессор.