2 октября на площадке ЮУрГУ состоялась Международная научно-практическая конференция «Материаловедение и металлургические технологии». В качестве одного из ключевых спикеров конференции выступил кандидат физ.-мат. наук, лауреат Алферовского фонда и Национальной академии наук Беларуси, старший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» Алексей Труханов. По приглашению отдела международного научного сотрудничества ЮУрГУ в рамках программы повышения конкурентоспособности Проект 5-100 Алексей Валентинович принят в ЮУрГУ на вакансию постдока.
Об инновационной электромагнитной защите техники от внешних воздействий, о скором внедрении технологии 5 G, о синергетике научных коллабораций, о «взрывном» эффекте конференций, о преимуществах работы в ЮУрГУ, и о многом другом – в интервью с молодым перспективным ученым.
– Почему вы решили посвятить жизнь изучению химии?
– Я выходец из семьи ученых-физиков. Мама окончила математический факультет (Витебский Государственный Педагогический Институт им. С.М. Кирова – сейчас Витебский Государственный Университет им. П.М. Машерова – прим.ред.), отец учился в Ленинградском Электротехническом Университете (ЛЭТИ), который окончил лауреат Нобелевской премии по физике Жорес Алферов. Два старших брата окончили физико-математический факультет ВГУ им. П.М. Машерова. По логике и я должен был посвятить свою жизнь физике, но в детстве меня больше привлекало естественнонаучное направление, живой эксперимент. В итоге я окончил биолого-химический факультет (специальность – химия) Витебского госуниверситета и сейчас работаю на стыке физики и химии, так как материаловедение – это междисциплинарный комплекс. Основополагающая роль для меня в выборе жизненного пути – всё-таки роль первого учителя. Плюс желание связать жизнь с экспериментом.
– Что послужило импульсом к выбору специальности после окончания вуза?
– Мой старший брат Сергей Труханов на тот момент уже был кандидатом наук в научно-практическом центре по материаловедению (Национальная академия наук Беларуси). Он предложил мне объединить усилия: моя часть – химическая (эксперимент по получению наноматериалов химическими методами), а его часть – физическая (исследование и интерпретация этих материалов). Ему это показалось интересным. Брат уже тогда был кандидатом наук, и его мнение было для меня авторитетным.
Когда я был на втором курсе университета, мы с братом организовали ряд экспериментов. Результаты наших экспериментов были опубликованы в высокорейтинговых журналах. К моменту окончания вуза у меня уже появились первые публикации за рубежом. Можно сказать, что импульсом для выбора специальности было предложение старшего брата о сотрудничестве.
– Почему вы сделали выбор в пользу постдокторантуры ЮУрГУ?
– Тут инициатором был Денис Винник – заведующий лабораторией роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ. Мы с Денисом Александровичем работали в одной и той же области – физика многокомпонентных оксидов. Уровень публикаций Дениса Александровича был очень высок, и мы с коллегами внимательно их изучали. Мы встретились в Москве и обсудили возможности сотрудничества.
Д.А. Винник предложил сформировать мощный кластер на базе ЮУрГУ, тем более что здесь есть возможности в виде постдокторантских позиций.
Для того, чтобы получать хорошие результаты, ученый должен реализовывать междисциплинарное и международное сотрудничество. И как правило, при международном сотрудничестве необходимо личное участие, для того, чтобы встречаться с коллегами, проводить совместные эксперименты, обсуждать их. Есть теория о том, что очень важно участвовать в конференциях. На конференциях, по аналогии с делением ядер урана, формируется «мозговая критическая плотность», которая и позволяет рождаться новым идеям. Тут как раз и формируется синергетический эффект. Когда два плюс два не четыре, а пять, шесть и так далее… Когда два человека встретились, и рождается четыре, пять, шесть идей. Поэтому для ученого высокая научная мобильность – это залог успеха!
На фото слева – Алексей Труханов и Денис Винник
– Расскажите подробнее о теме совместных исследований с руководителем лаборатории роста кристаллов Д.А. Винником. Вы занимаетесь материалами для электромагнитных применений?
–С Денисом Александровичем Винником мы сотрудничаем уже достаточно давно. Как я уже упоминал ранее, наши научные интересы сошлись в области получения и исследования функциональных свойств такого класса магнитных материалов как гексаферриты (гексогональные ферриты М типа). Мы решили создать мощный научный кластер и объединить наши усилия. Этот синергетический эффект мы сейчас и наблюдаем. По результатам исследований у нас появились качественные совместные публикации. За последнее время их количество значительно увеличилось. Я считаю, что будущее за гексагональными ферритами М-типа. Это один из самых используемых на практике магнитных оксидов. Больше 80 % рынка постоянных магнитов – это эти материалы.
Также эти материалы перспективны для высокочастотных применений. На сегодняшней конференции во время пленарного доклада я обрисовал будущее этих материалов.
Они хорошо известны с середины 1950-х годов прошлого века. Их бурное развитие прошло несколько этапов. Но если мы введем в поиске баз данных Scopus или Web of Scienсe hexaferrites, то увидим, что рост публикаций по ним практически экспоненциальный. Это связано с наблюдением эффектов мультифероидности. Это двойные свойства (двойное предназначение: электрическое и магнитное), и возможность их применения в качестве электромагнитных функциональных материалов. Одной из таких областей является технология передачи информации в мобильной связи. Сегодня мы используем технологию 4G (мобильный интернет), следующая технология – 5G. Увеличение объемов и ускорение передачи информации требует перехода из сантиметрового радиодиапазона в миллиметровый. Для этого нужны материалы, электромагнитными свойствами которых можно управлять в диапазоне от 20 до 100 ГГЦ. Это как раз-таки одни из таких перспективных материалов.
– Как бы вы объяснили человеку, не связанному с химией, важность электромагнитной защиты в качестве основного способа защиты техники?
– Применение гексаферритов и композиционных материалов на их основе в высокочастотной области радиоволн – также очень важный параметр. Эти материалы способны поглощать электромагнитное излучение, не пропуская его дальше.
Как объяснить это людям, не связанным с химией? К примеру, мы садимся в самолет. И нас просят отключить мобильные устройства. С чем это связано? Излучение сотовой сети может создавать серьезные помехи работе приборов авионики. Если в самолете летит 100- 200 человек, и у каждого зазвонит телефон, уровень электромагнитного загрязнения будет достаточно серьезным.
Другой пример: мы сидим дома и слушаем музыку. Звонит телефон, и в электроприборах раздается хрип и шипение.
Там, где от этого зависит здоровье и жизнь человека, там, где идет работа прецезионных устройств, очень важно обеспечить электромагнитную и магнитную защиту от внешних воздействий. Гексаферриты являются отличными материалами для разработки функциональных композитов, обеспечивающих снижение уровня электромагнитного воздействия на функциональные устройства.
– Почему висмут, по вашему мнению, один из наиболее эффективных материалов для экранирования? В чем его преимущества?
– Если для поглощения электромагнитного излучения надо использовать магнитные материалы с заданными характеристиками, то для защиты от ионизирующего излучения следует использовать тяжелые элементы. Раньше всегда использовался свинец. Но свинец – это дорого, неудобно, экологически небезопасно. Висмут, по своей плотности, по своему электронному строению очень близок к свинцу. И он технологически выгоден тем, что его можно получать таким способом, как электролитическое осаждение. Если для свинца мы можем только отливать чушки и металлургически их обрабатывать, то с висмутом мы можем формировать какие-то покрытия, наносить его на поверхность детали, изделия. Это может быть корпус какой-то микросхемы, это может быть блок какого-то радиоприбора, который чувствителен к внешнему воздействию ионизирующего излучения. Тут важна коррелляция двух факторов: технологического удобства и эффективности защиты. Эти факторы сопоставимы для свинца и висмута, но висмут легче получать, и это более экологически выигрышно, поэтому перспективней, конечно же, висмут.
– Какие результаты по проекту уже достигнуты на сегодняшний день? Что планируется сделать в ближайшее время?
– В рамках исследований по проекту 5-100 мы фокусируем свое внимание на гексагональных ферритах. Над исследованием гексагональных ферритов работает коллаборация нескольких научных групп (в коллаборации задействованы как сотрудники Лаборатории роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ, так и представители других научных центров – это МИСиС, Объединенный Институт Ядерных Исследований в Дубне. Также к исследованиям активно подключаются коллеги из научных центров Западной Европы (Франция – Institut Laue-Langevin; Германия – Leibniz Institute of Photonic Technology), Китая (Yibin University) и Индии (Amity University Gurgaon). Все это дает новые результаты, которые позволяют на более глубоком уровне понимать физику процессов, происходящих в этих материалах.
– Почему тема гексаферритов заинтересовала лично вас?
– В 2010 или 2011 году вышла статья наших китайских коллег о том, что в гексаферритах, помимо магнетизма, обнаружены сегнетоэлектрические электричества. Мы решили начать «копать» в этом направлении… Сегнетоэлектрическое упорядочение обнаружено – это верно. Но объяснить «Почему?» никто из ученых не может. Кристаллоструктурный анализ запрещает появление ненулевого дипольного момента в этих структурах. Но мы с помощью исследований на базе нитронографии, на базе магнитных измерений, дали однозначный ответ, что природа формирования электрического упорядочения в этих материалах – нецентросимметричное искажение локальной кристаллической структуры. Мы не просто постулировали этот факт, но доказали его экспериментально, с привлечением нейтронографических данных.
Как говорили при освоении космоса: «Это маленький шаг для человека, но большой – для человечества». Я не бросаюсь громкими словами из серии: «Мы первые! Мы претендуем на Нобелевскую премию» ... Но наука – это всегда то, что делается впервые. По сути дела – это попытка установить взаимосвязь между причиной и следствием. И мы в своих экспериментах дали этот ответ, установили взаимосвязь.
Коллеги из Китая в 2010 году получили этот результат по незнанию, так как не вдавались глубоко в структурный анализ. Они провели исследования и отметили, что явление есть, но не ответили на вопрос: почему? Наша исследовательская группа пошла по их следам, и, проводя дальнейшие эксперименты, мы показали, что можно искать и находить там, где, как раньше говорили в «Ералаше»: «тут рыбы нет...»
Так своеобразное «научное невежество» приводит к новым открытиям. Именно так был открыто наличие магнитного момента у нейтрона. До этого постулировалось что магнитным моментом могут обладать только заряженные частицы (к примеру электроны или протоны), а у нейтрона заряд равен нулю. Поэтому искать магнитный момент у частицы, не имеющей заряда, считалось нецелесообразным. Но впоследствии один ученый провел эксперименты по исследованию магнитного момента нейтрона, и оказалось, что у нейтрона есть магнитный момент! И сейчас все исследования магнитной структуры веществ методом поляризованных нейтронов основываются на этом открытии. Поэтому надо искать, и, когда находишь, пытаться объяснить почему это получилось именно так.
– Задействован ли ваш проект в проектном обучении, активно развивающемся сегодня в ЮУрГУ? Участвуют ли в ваших исследованиях студенты ЮУрГУ? Как именно они включены в проект?
Денис Винник: в рамках проектного обучения, развивающегося с сентября 2018 года в ЮУрГУ, в наш проект активно вовлекаются студенты. Среди самых перспективных и талантливых можно назвать магистранта шестого курса Андрея Старикова. Алексей изучает условия получения оксидных материалов на основе феррита баррия. Также в исследованиях задействованы бакалавры четвертого курса Елена Сандер и Дарья Шерстюк. Тема их общего исследования – создание композитов на основе феррита баррия.
– Один из ключевых показателей эффективности реализации проекта по привлечению постдоков в ЮУрГУ – публикационная активность. Расскажите подробнее о публикациях по исследованиям, которые вы проводите в НОЦ «Нанотехнологии»? Какие публикации запланированы в ближайшее время?
– Четыре года назад, когда мы с коллегами из Белоруссии, начали развивать эту тематику мы задались идеей вхождения в элитный пул научной общественности по данному направлению. Этого можно достичь путем наращивания публикаций. На первом этапе нам нужно было нарастить число публикаций, выдаваемое в год. Мы тогда не обращали внимания на первый, второй, третий квартиль. Мы публиковались по наитию, в тех журналах, которые нам тематически ближе, либо в тех журналах, в которых публиковались до этого – в российских и зарубежных изданиях, может быть, не всегда высокорейтинговых. За два года мы перешли порог по количеству публикаций, и решили расти качественно и повышать уровень цитирования и индекс Хирша. Когда мы начали «наступать по всем фронтам», количество, и качество наших статей возросло.
Каждый день утренний кофе у меня и коллег начинается с просмотра профайла в Scopus. Мы предполагали, что, перейдя от роста количественных показателей к качественному анализу, мы придем к тому, что количество статей уменьшится, но они будут более высокорейтинговыми...
К примеру, есть хороший журнал Journal of Magnetism Magnetic Materials, входящий в первый квартиль. Четыре года назад у нас была одна публикация в год в этом журнале, потом две публикации, потом четыре. В этом году мы ожидаем, что закроем год с семью публикациями в этом издании. Также у нашей научной группы значительное количество публикаций в Journal of Alloys and Compounds.
В целом мы наращиваем активность и в количественных показателях, и в области качества статей, и на следующий год мы ставим перед собой цель перейти в еще более высокий рейтинг. Мы стремимся в первый дециль. Это выше 90 процентиля, если говорить про Scopus. Такие планы по публикациям есть, и они достаточно амбициозные.
– Какие преимущества для дальнейшей работы в ЮУрГУ вы видите для себя?
– Прежде всего, это развитие исследований в рамках нашей научной коллаборации, в состав которой входят ученые ЮУрГУ. Это развитие научно-творческого потенциала. Почему я говорю именно о научно-творческом потенциале? Потому что наука – это часть творчества! Сегодня на конференции «Материаловедение и металлургические технологии» было много докладов по гексаферритам, которые делали коллеги из группы Д.А Винника. Это тоже было очень интересно, и я почерпнул для себя много нового. Дискуссии с коллегами на конференциях часто наводят меня на интересные размышления, которые я дальше могу использовать, развивая свое направление в гексагональных ферритах.
Именно в сотрудничестве с коллегами из ЮУрГУ я вижу большой научно-творческий потенциал, возможность сотрудничать на стыке наук: в материаловедении сочетаются и химия, и физика. В дальнейшем в наших исследованиях мы планируем выходить на микроволновые применения либо на биомедицинские применения исследуемых нами материалов.
Еще один значимый плюс в ЮУрГУ я вижу в том, что в университете личным наукометрическим показателям придается большое значение. Этого нет во многих научных организациях, к примеру, в вузах стран бывшего СНГ. Общаясь с зарубежными коллегами, я вижу, что и при направлении статьи в журнал, и при приглашении в качестве рецензента в журнал, личные наукометрические показатели очень важны. Я очень рад, что в ЮУрГУ этому фактору уделяется такое большое внимание.
– Планируете ли вы в ближайшее время защиту докторской? Вероятно, тема докторской также будет связана с разработкой материалов для электромагнитных применений?
Да, конечно планирую. Более того, я уже начал ее писать, и сформировал каркас. Я уже вижу, как она должна быть построена, какие будут главы, что будет в них входить. Но тут передо мной стоит задача: переработать то, что было опубликовано и перевести материалы на русский язык, потому что 95% (если не 97 %) публикаций – на английском.
Но тем не менее, из-за большого количества публикаций и большой интенсивности подачи этих публикаций, не всегда есть время, чтобы остановиться, «зазерниться», переработать этот материал, оформить его в виде докторской. Скорее всего, диссертация будет связана со сложными магнитными оксидами ионов железа. Электромагнитные применения также будут занимать часть работы. Микроволновым характеристикам (в том числе и для применения в 5G технологиях) исследуемых материалов будет уделено значительное внимание в структуре диссертационного исследования.
.jpg)
– Сталкивались ли вы с какими-либо трудностями при оформлении в постдокторантуру ЮУрГУ? Можете ли отметить роль международного отдела в вашем трудоустройстве?
– Я могу отметить, что работа отдела Международного научного сотрудничества ЮУрГУ поставлена очень профессионально и четко. Никаких трудностей у меня не возникало. От помощи одни только положительные эмоции. Огромное спасибо за это коллегам – начальнику отдела Татьяне Субботиной и специалисту Елене Кладовой. Все сложности решаются в считанные минуты. Налажена кооперация, и есть понимание, куда надо двигаться и что делать.
Благодаря работе этого отдела, с ученого снимаются все административные заботы. Он может исследовать, выдавать научный результат и делать его достоянием научной общественности, а также публиковаться и выступать на конференциях. Всё остальное – менеджмент. Если будет качественный менеджмент, то будет и научный результат!