Нанотехнологии в МИЭТе: «25 лет назад впервые было произнесено слово „нанотехнологии“»

В студии Zelenograd.ru Владимир Неволин, руководитель научно-образовательного центра «Зондовая микроскопия и нанотехнология» МИЭТ, руководитель коллектива молодых ученых МИЭТ, получивших в марте этого года правительственную премию за исследования в области нанотехнологий

Владимир Неволин

Владимир Кириллович, уточните, пожалуйста: за какой проект была получена эта премия?

Это премия правительства в области науки и техники за 2009 год для молодежных коллективов. Она получена коллективом, которым я руковожу, за разработку приборно-технологической базы формирования углеродных наноструктур для электронной техники. Оглядываясь назад, я думаю, что это итог моей работы за 25 лет — 4 декабря этого года исполнится ровно 25 лет с того дня, когда впервые было произнесено слово «нанотехнологии».

Когда я шёл к вам, подумал о нашем коллективе. Что же это за коллектив? В его составе четыре кандидата наук. Михаил Симонин, самый молодой из этой четверки, ему 26 лет. Он стал кандидатом совсем недавно — защитил кандидатскую диссертацию в декабре прошлого года. Старшему, Ивану Бобринецкому, 30 лет. Он уже представил к защите докторскую диссертацию и в ближайшие несколько месяцев защитит её, будет доктором наук. Остальные — тоже кандидаты наук, 28 и 29 лет. Получить премию правительства в такие годы — это, конечно, большая честь, большой стимул и обязательство на будущее. Я думаю, что мы еще чем-нибудь удивим окружающих.

Вы занимались нанотехнологиями в Зеленограде в то время, когда это слово еще не было таким модным…

Тогда слово «нанотехнологии» к микроэлектронике никак не относилось, и первая работа, которую я подготовил к публикации 4 декабря 1985 года, показывала, что с помощью испарений атомов зонда можно делать проводящие дорожки размером в нанометр. Тогда это не было востребовано в электронике. Но постепенно развитие зондовой микроскопии, уникальные результаты с увеличением в сто миллионов раз (фактически, можно видеть атомы) сделало эту работу востребованной. Теперь даже у наших студентов есть лабораторная работа, во время которой они наблюдают атомную структуру графита. Это, конечно, впечатляет.

Какими этапами или вехами для вас была отмечена ваша работа и научная деятельность за все эти годы?

Началось с того, что мы получили из-за рубежа первые публикации Биннига и Рорера, у которых в 1986 была Нобелевская премия за изобретение зондового сканирующего микроскопа. Прочитав об уникальной разрешающей способности микроскопа, я сразу же предположил в силу своей предыдущей научной деятельности, что этот электронный микроскоп можно превратить в технологический инструмент: то есть он не только может рассматривать поверхность с атомным разрешением, но и проводить манипуляции.

Сначала я устроил по этой теме несколько семинаров на кафедре, выезжал выступать в Москву. Реакция была активная, обсуждали горячо, но я понял, что обсуждать — это одно, но надо делать. У меня есть дата: 1 января 1986 года, собрав необходимые комплектующие, я начал своими силами делать микроскоп (конечно, 1 января — это был праздничный день, раньше их было меньше — только 1 и 2 января, и можно было начинать работать). А уже в марте того же года мы собрались в МГУ на семинаре академика Келдыша. В то время подобные микроскопы делали пять групп независимо друг от друга, и они докладывали о создании своих микроскопов, а у меня в «дипломате» уже лежали картинки первых сканов моего микроскопа. Он был сразу построен для технологических целей, разрешение в плоскости у него было — 5 нм, тогда это было уникальное разрешение для электроники. Мой приятель тогда меня всё подталкивал:

«Скажи, что у нас в Зеленограде тоже построен такой микроскоп», но я оробел и не стал говорить.

В июле 1987 года я получил патент на создание первого такого технологического микроскопа в СССР — патентное дело долгое. А дальше я сотрудничал с Виктором Александровичем Быковым [глава зеленоградской компании НТ-МДТ, занимающей сегодня лидирующие позиции среди отечественных производителей зондовых сканирующих микроскопов], и думаю, что не без моего влияния НТ-МДТ перестроилась и стала заниматься созданием туннельных микроскопов. К тому времени компания сделала первый капитал на выпуске растворимого бета-каротина, который лучше усваивается по сравнению с масляным — в Зеленограде одно время даже продавались «желтые» батоны хлеба с бета-каротином, это были разработки Виктора Александровича. Таким образом, НТ-МДТ получила начальный капитал, но там мыслили современно и понимали, что надо куда-то вкладывать деньги — и вложились в строительство микроскопов. Это было в 1986–1988 годы, а сейчас это одна из мировых компаний, выпускающих такого рода оборудование.

Иван Бобринецкий во время наших прошлых встреч рассказал почти легенду о том, что кто-то кому-то подарил микроскоп «стоимостью с целую квартиру», с чего всё и началось…

В начале 1999 года, подводя итоги ушедшего года, я высказал Виктору Александровичу идею: «Мы организуем учебно-научный центр, МИЭТ выделяет ему помещение, а „слабо“ тебе подарить нам микроскоп?». У нас были тогда свои, самодельные микроскопы для технологии, а у них — профессиональные машины. И Виктор Александрович тут же поддержал эту идею, и уже в марте 1999, когда центр был создан, подарил нам профессиональный микроскоп П47. Он у нас до сих пор работает, хотя ему уже больше 20 лет, и он, как всякая техника, уже выходил из строя, но успешно ремонтировался, и на нем получаются уникальные результаты.

С этого и началось наше взаимодействие с НТ-МДТ. На следующие микроскопы мы уже заработали разные гранты, и сейчас у нас пять профессиональных и пять учебных микроскопов. Есть и нанотехнологический комплекс «Нанофаб» — идея этого комплекса российская, Виктора Александровича Быкова, а исполнение интернациональное, и по существу это один из первых работающих нанотехнологических комплексов в России. Когда я принимаю различные делегации, то объясняю примерно так: «Наноэдьюкатор» — это «детская» нанотехнология, а «Нанофаб» — профессиональная, «взрослая». Всё это производит сильное впечатление. Вот так мы с тех пор и работаем.

Надо сказать, что всё это время в рамках прежней специальности я фактически выпускал специалистов по зондовой микроскопии и нанотехнологии. Не знаю, гордиться этим или сожалеть, но более 30 человек из них работает за рубежом — они востребованы в Америке, Израиле, Германии. В среднем раньше на одного преподавателя приходилось по 2–3 выпускника в год, за мои 25 лет работы это около 50 человек, и человек 30–35 из них уехало — талантливые ребята, они там успешно устроились. Но в последние годы, учитывая внимание к нанотехнологиям, все остаются в России.

Кстати, сейчас идет речь о возвращении наших ученых, как вы считаете — это возможно в отношении ваших ребят?

Вполне возможно, что, прослышав, что сейчас в России это успешно развивается, а особенно о проекте строительства аналога Силиконовой долины… Кстати, мне казалось — и мы обсуждали это с коллегами — что Силиконовая долина это как раз Зеленоград, который в своё время и создавался как её аналог. И зачем сейчас вкладывать деньги в строительство инфраструктуры «в чистом поле», когда можно довложить денег в Зеленоград, и здесь всё это развивать? Сама эта идея вдохновляет, и, казалось бы, это естественно, в Зеленограде можно развивать не только электронику, но и другие отрасли науки, техники, машиностроения.

Про науку и бизнес: «Мой интерес — в преподавании и в экспериментах»

Вы сами никогда не занимались бизнесом, не было интереса к образованию своей компании? Ведь сейчас от вашего научно-образовательно- центра «отпочковываются» предприятия, которые создают ваши выпускники. Когда-то возникла НТ-МДТ…

НТ-МДТ возникла сама по себе, они — наши спонсоры, близкие партнеры, мы очень тесно с ними взаимодействуем: Виктор Александрович откликается на всякую нашу просьбу, а успешная работа нашего центра, «НаноФаба» — это реклама его продукции. Мы стараемся поддерживать уровень работы, всегда иметь достойный результат. Правительственная премия — это как раз и есть такой результат.

Я свой бизнес никогда не открывал. Что касается молодежи, то создание таких фирм находится как раз в русле политики государства, поощряющего их развитее. И помимо «Наносенсора», который организовал Иван Иванович Бобринецкий, есть фирма РПСЛ Антона Строганова, тоже лауреата этой премии, — эта фирма более ранняя и более успешная. В своё время нам удалось создать учебно-исследовательскую установку роста углеродных нанотрубок, уникальную тем, что её можно поставить и работать на ней в любой ВУЗовской или даже школьной лаборатории [подробный рассказ о фирмах «Наносенсор» и РПСЛ — в интервью И.Бобринецкого Zelenograd.ru]. И уже сделано около шести продаж этой установки в ВУЗы и НИИ, одну установку продали в Эстонию, то есть они востребованы, и даже представляли Россию на международных форумах в Санкт-Петербурге.

Значит, вы для себя выбрали всё-таки путь науки и образования?

Мой интерес — это преподавание, обучение студентов, а они уж пусть растут и создают свои фирмы.

Я не первый раз слышу, когда говорят о психологии ученых: не всегда их интересуют квартиры, деньги, а интересует, наоборот — например, возможность работать на суперкомпьютерах в выходные. А вы упомянули о работе 1 января:) У вас тоже такие приоритеты?

Да. Недавно я встречался с нашим ректором, и ему жаловался, что в последнее время задавили бумаги. Много всяких отчетов, документов, и нет времени, чтобы поработать руками, поставить какой-то эксперимент. А это самое любимое мое занятие и оно, как мне кажется, неплохо получается.

За годы вашего занятия наукой — насколько вы реализовало себя, сколько это принесло вам удовлетворения? Сколько тем было выполнено, и какие, может быть, были закрыты и ждут своего часа?

Не будем скрывать: мы почти десять лет работали с Министерством обороны и создавали элементную базу углеродной наноэлектроники — такие элементы, которые могут работать при 400 градусах Цельсия. Схема уже светится красным светом, но она работает, она радиационно-стойкая. Сделано немало: мы сделали макеты, испытали их на радиацию, термические воздействия. Но, к нашему сожалению — хотя, наверно, это стратегически правильно — Минобороны в последнее время сосредоточило силы на закупке военной техники, а исследования с дальней перспективой ушли на второй план. Но ему на смену пришло Федеральное агентство по науке и инновациям, есть небольшие гранты, которые позволяют нам худо-бедно развиваться.

А наука — это не только премии и радости. Это тяжелый труд, в котором бывают поражения. Например, мы сделали уникальное исследование: квантование проводимости при комнатных температурах. Я помню, 1989 год, я выступаю у нас в «Научном Центре» перед большим собранием компетентных ученых, и оно выносит такой вердикт:

«Владимир Кириллович, это ваши „артефакты“, у вас это получается, а больше ни у кого в мире не получается». Мы тогда были молодые, в науке важно иметь твердый стойкий характер и нервную систему, а у нас этого тогда не было — нас побили, и мы ходили побитые. Прошло 4 года, в Черноголовке и особенно за рубежом, в Испании, возникли такие же исследования. И ведь теперь развиваются квантовые компьютеры, и они будут работать именно при комнатной температуре, то есть квантовые явления и квантование проводимости могут существовать в обычных условиях.

Получается, что вы были первыми, кто заговорил об этом — и это было названо вашими «артефактами», ни у кого в мире такого тогда не было…

Да, сейчас этот факт признан, что мы были одними из первых по созданию таких устройств.

Нобелевские премии за такое не дают?

Нет, Нобелевские не дают:) Но я как-то пошутил, что самый талантливый наш выпускник — Стас Хартов — её когда-нибудь обязательно получит. Он сейчас защитил диссертацию и уехал «поднимать» нанотехнологии в Красноярском научном центре — он сам родом из Красноярска. Он очень целеустремленный и обладает талантом убеждать: он даже [главу Госкорпорации «Роснанотех»] Чубайса, если можно так выразиться, «расколол» на 5 миллионов рублей, и это при том, что Чубайс финансирует только разработки, ОКРы, но не исследования, не НИРы. Однако, Стас сумел убедить его и привлечь также внебюджетные средства в красноярский проект, закупить оборудование… К нему туда уехал на полгода и наш Михаил Семунин, чтобы помочь запустить всё это. И я думаю, что если не Нобелевской премии, то уж каких-нибудь медалей от нашей Академии наук они точно добьются.

Про студентов: «Нам нужны люди с „горящими глазами“ — остальному мы их научим»

Станислав Хартов был из Красноярска, а у вас среди студентов вообще больше зеленоградцев или приезжих?

В той команде, которая получила премию, иногородний только Стас Хартов, все остальные — зеленоградцы. А за время обучения было, конечно, много иногородних. Что самое удивительное, студенты к нам приходят не только с нашего любимого факультета электроники и компьютерных технологий, но и с других факультетов — с МПиТК, с ЭТМО. Они там отличники, но они как бы переросли рамки своих факультетов, и, вот как Стас — он «досдал» необходимые экзамены и с отличием закончил наш факультет.

Насколько я понимаю, ваши исследования находятся на стыке наук — это близко и к химии, и к биологии, к медицине? Само интересное происходит обычно в такх «пограничных» областях…

Да, вы правы. Мы между собой называли Мишу Семунина — «наш Менделеев», потому что в его работе нужны знания химии. И биомедицинские исследования с углеродными нанотрубками мы тоже проводим с кафедрой биомедицинских исследований, которую возглавляет Сергей Васильевич Селищев, это такое ответвление в наших исследованиях. Или у нас была, например, защищена кандидатская диссертация по такой теме: мы научились покрывать наночастицами ткани, в частности, частицами серебра, углеродных нанотрубок и так далее. Известная истина — если приложить медный пятак к синяку, то он рассасывается быстрее. Но, оказывается, если использовать наноструктурированную ткань с медью, то гематома заживает еще быстрее. И Валерий Николаевич Суханов, защитивший эту диссертацию, привез мне как-то из текстильного института в подарок носки, покрытые наноструктурированным серебром — они стоят порядка ста рублей, серебра не видно…

Значит, вы как специалист, можете подтвердить — «наноноски» имеют право на существование?

Покрытие нано-частицами эффективно, это хороший антисептик, устраняет запах. В текстильном деле методы зондовой микроскопии и нанотехнологии уже востребованы. Виктор Александрович Быков уже выступал перед этой аудиторией, произвел впечатление — и, кстати, по-моему, это именно московская фирма В. А. Быкова уже выпускает такие носки.

Обычно ведь смеются над словами «нано-краска», «нано-носки»…

Нет, на самом деле, если обратиться к истории «нанотехнологий», то ведь уникальные стеклянные мозаики в древности, глины, дамасские стали — всё это нанотехнологии, эффект углеродных нанотрубок. Древние мастера не понимали природу этого эффекта, это был «секрет мастеров», а теперь, когда современные ученые попытались этот секрет восстановить-то оказалось, что там есть фаза образования углеродных нанотрубок, они и придают уникальные свойства этим материалам. То есть, это не только сегодняшняя «мода на нано» — если копнуть, то выяснится, что это было в веках.

Вернемся к вашим студентам. В статье о вашем центре в журнале «Наука и жизнь» была фраза: «В первую очередь нужны энтузиасты». То есть, к вам приходят те, кто действительно почему-либо увлеклись нанотехнологиями?

Я делю студентов, глядя им в глаза, на две категории: если «глаза горят»-то это наш человек, творческий, а у кого не горят — тот идет другим путем. У нас работают уникальные люди. Вот Влад Кондрашов, про него даже в журнале было написано: он создал установку — не в мастерской, которой у нас не было раньше, а в гараже, сам выпиливал и вытачивал. И сейчас его установка патентуется, и он получает на ней уникальный материал — углеродные нанокольца. Они обладают уникальными свойствами: из них можно делать защитные электромагнитные пленки, предохраняющие от воздействия излучения; если их плотно упаковать, образуется высокая проводимость, возможна и сверхпроводимость при комнатной температуре. И он сейчас бьется над тем, чтобы получать этот материал в больших количестваx, чтобы можно было выпускать какую-то продукцию. Пока в каждом эксперименте получается лишь небольшое число таких наноколец.

Иван Бобринецкий рассказывал мне, что в 1999 году, проходя мимо аудитории, где я работал, он услышал слово «нанотехнологии». Дверь было полуоткрыта, он заглянул — и пришел к нам, будучи студентом третьего курса, а сейчас уже наработал докторскую диссертацию.

На каком курсе к вам обычно приходят студенты?

Это обычно второй-третий курс. У нас был печальный опыт с одним талантливым первокурсником: он буквально «пропадал» целыми днями у нас в центре, занимался на «Наноэдьюкаторе», я его спрашивал, как у него идет учеба, и он всегда отвечал, что все нормально. А когда наступила сессия — оказалось, что плохо. Я его спас, но сказал: «Смотри, всё, больше вытаскивать не буду». А на втором семестре он влюбился в девушку из МГУ и ушёл. Такова жизнь.

Значит, сначала влюбился в нанотехнологии, а потом в девушку из МГУ? ;)

Да, можно сказать, что так и было:) Интересный парень, он участвовал во встрече студентов с вице-премьером Ивановым, когда тот к нам приезжал.

А где прошло ваше собственное студенчество?

Я закончил физико-технический факультет Уральского политехнического института, там готовились кадры для атомной промышленности. Распределяли в обязательном порядке таким образом: если рыбку любишь ловить – то в Красноярск, на ядерный реактор-размножитель. Но я, к счастью, был оставлен в аспирантуре, так как уже со второго курса занимался наукой. Потом я работал в Сухумском физико-техническом институте. Это первая запись в моей трудовой книжке, вторая — МИЭТ. В Сухуми тоже занимались уникальными разработками.

Маленькая подробность: когда закончилась Вторая мировая война, лучших немецких ученых интернировали и создали в Сухуми для них институт, чтобы они там работали над атомной проблемой. Институт за колючей проволокой, следовая полоса, вышки, его охраняли солдаты. Вот они там и работали, и, надо сказать — успешно, как раз там родился метод газофазного разделения изотопов урана. А потом их потихоньку отпустили. К моему времени там осталась зона, там работали над термоядерным синтезом, низковольтными преобразователями тепловой энергии в электрическую и т. д. И я там поработал и защитил кандидатскую диссертацию. А потом попал в МИЭТ.

Что вы можете сказать сегодняшней молодежи, старшеклассникам или начинающим студентам: какие качества они должны ощущать в себе, чтобы заниматься нанотехнологиями — без влияния моды, а как наукой? Что-то вроде «если вы такой — приходите к нам!»

Когда ко мне приходят студенты, я обычно спрашиваю: что ты умеешь делать руками? Паял? Собирал приемники или модели? Чего добился на компьютере, программируешь? Важно, чтобы человек уже с детского садика стремился творчески развиваться, что-то делал сам, своими руками. Думал головой. И если это так – то это наш человек, он не может без творчества. И вообще, в этом смысле я делю всех людей на два типа. Первые — творческие люди: такой человек что-то прочитал — и ему уже хочется что-то из этого сделать, ему трудно учиться, потому что генерируются старые идеи, и всякое новое от этого отвлекает. А вторые — это люди с памятью, энциклопедисты, все с ходу запоминают, но у них творческое начало не работает.

Вам нужны именно первые — креативные люди?

Да. Мы их всему научим, постараемся научить, и они быстро вырастут в ученых.

Про школьников: «Летние школы в „нано-классе“ и еженедельные научно-познавательные семинары открыты для всех»

Kстати, вы ощущаете то, о чем сейчас много говорят — что упал общий уровень образования школьников и студентов? К вам в центр приходит учиться меньше студентов в связи с этим?

Да, уровень резко снизился. К нам-то приходит столько же ребят, но их знания существенно меньше. Это мешает. Да и, к сожалению, уникальных ребят очень мало.

Накануне нового года в Зеленоград приезжал «нанотрак» — укомплектованная лаборатория-автобус для школьников. Вы знаете об этом, не участвовали в этом проекте?

Я знаю об этой идее, и мы даже участвовали в конкурсе, чтобы наша установка CVDomna для роста нанотрубок или наш учебный микроскоп попали в этот проект, но, наверное, оказались более солидные работы.

А в вашем центре не проводится каких-то регулярных экскурсий для школьников? Автобус-то приехал и уехал, а зеленоградские школьники всегда здесь, и каждый год подрастают новые…

В этом году МИЭТ очень активно принимает школьников, а запланировано еще больше. Недавно были даже американские школьники по обмену. У нас и студенты проводят лекции, и им это нравится. А для американских школьников они читали лекции на английском языке: Иван Иванович Бобринецкий рассказывал им о нашем центре, а студент наш, чуть старше этих ребят, рассказывал им о своих работах на английском языке.

У вас ведь есть целый нано-класс?

Да, есть класс «Наноэдьюкаторов»: это учебные гранты, пять рабочих мест, здесь студенты обучаются основам нанотехнологии. Один микроскоп на одно рабочее место — это европейский уровень. И работают там не только студенты, летом мы проводим школы для выпускников школ, и сейчас есть желание направить школьников старших классов к нам на освоение этой техники, это им вполне доступно.

Что такое летние школы?

Две недели по шесть часов к нам приходят ребята и учатся работать на зондовых микроскопах. Это школьники, студенты других вузов — был у нас и аспирант из Воронежа, был магистрант из Бауманского университета.

Как можно записаться в такую школу, где о ней узнать — сроки, условия?

Надо выйти на наш сайт www.nanotube.ru, сделать заявку, и если группа набирается, то мы обязательно проводим занятия. Как правило, такие занятия проходят у нас после летней сессии, чтобы и наши студенты могли участвовать — ну и первокурсники-второкурсники МИЭТа тоже приходят.

Кроме того, для всех студентов МИЭТа мы проводим еженедельный научно-познавательный семинар по нанотехнологии — каждую среду, в этом семестре в 17:00. Любой может прийти и послушать: там отчитываются и выступают мои студенты, мы приглашаем разных ученых и изобретателей — например, в эту среду будет изобретатель из Зеленограда, уникальный человек, который сейчас работает над созданием бензина «Евро-5». Он прослышал про нас, пришёл и рассказал свою идею — и подробно расскажет нам её еще раз на семинаре. И такое впечатление, что с помощью углеродных нанотрубок — маленьких «присадок» — можно получать такой бензин с меньшим количеством токсических выбросов NO, CO.

Это открытые семинары для всех студентов МИЭТ. А горожане, школьники могу прийти?

Такие семинары у нас открыты для всех, для города. Что касается школьников, то один школьник к нам ходил, но беда в том, что школьникам последних классов надо уже поступать, готовиться к выпускным экзаменам. И тут такое «раздвоение»: им и хочется, и уровень знаний уже нужный есть, но подготовка к экзаменам, конечно, останавливает.

Елена Панасенко

http://www.zelenograd.ru/news/view.php3?…