Три элемента и потоки частиц

Как элементы таблицы Менделеева помогают нам видеть в темноте на сотни метров вокруг и зачем коллайдеру сто тысяч итальянских проволок? «Ведомости» побывали в институтах СО РАН

Задача создания в Новосибирске амбициозного проекта «Академгородок 2.0», поставленная президентом Владимиром Путиным, начинает приобретать конкретные очертания. План развития научного центра «Академгородок 2.0» направлен правительством региона в  федеральные органы власти, где он уже прошёл необходимые согласования. В настоящее время Правительство РФ подготовило доклад для представления президенту РФ по исполнению его поручения.

Тоньше волоса

Видеть то, что обычный человеческий глаз увидеть не может, мечта людей испокон веков. Сейчас люди уже проникли взглядом с помощью приборов и на окраины Вселенной, и в глубины атома, но изделия, способные увидеть то, чего не видят другие, продолжают совершенствоваться. Работают над этим и в Институте физики полупроводников СО РАН.

 

Кадмий, теллур, ртуть. Если эти элементы объединить в одном материале, они станут незаменимыми помощниками специалистов самых разных отраслей. Технологию производства такого материала — кадмий-ртуть-теллур — в виде плёнки, нанесённой на специальную подложку, успешно освоена специалистами ИФП, где делают инфракрасные приёмные устройства разной величины, соединяя материал с матрицей фоточувствительных элементов. Разрешение полученного устройства — 4 миллиона пикселей.

 

— К камерам в наших телефонах, которые снимают в видимом диапазоне, привыкли все, — объясняет заведующий лабораторией физико-технологических основ создания приборов на основе полупроводников А2В6 ИФП СО РАН, кандидат физико-математических наук Георгий Сидоров. — Инфракрасное излучение, которое исходит от любого нагретого тела, наши глаза не видят, а такой приёмник — увидит в любое время суток. Сфера его применения широчайшая. В медицине он поможет проверить температуру человека с максимальной точностью и определить, всё ли у него в порядке с кровообращением. При аэрокосмических наблюдениях он точно так же определит температуру поверхности земли и поможет отслеживать пожары, а астрономы воспользуются им для наблюдения за космическими явлениями. Инфракрасный приёмник незаменим в сфере безопасности: на производстве поможет обнаружить опасно нагревшуюся вещь, а установленный на автомобиле — в полной темноте за несколько сот метров различит животных и людей на дороге. Это только использование на «гражданке», а есть ещё и оборонная промышленность, где для инфракрасных сенсоров найдётся ещё бескрайнее море применений.

 

Ближайшая цель этого проекта — полностью обеспечить импортозамещение инфракрасных сенсоров, а затем — увеличение размеров форматов сенсоров, числа и величины спектральных диапазонов, в которых они работают. До предела возможностей в этом направлении исследователям ещё очень далеко.

 

В другой лаборатории, руководит которой доктор физико-математических наук Ольга Наумова, разрабатывают биохимические сенсоры на основе кремния. Эти приборы изготавливаются на слоях полупроводника, которые в несколько раз тоньше человеческого волоса. Такая тонкость обеспечивает прибору высокую чувствительность. Любая частица, которая попадает на поверхность элемента, вызывает изменение проводимости сенсора, а значит, с лёгкостью будет обнаружена. Заказчики этих сенсоров — прежде всего медицинские НИИ: Московский институт биомедицинской химии,  Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, НПО «Вектор». Совместно с ИХБФМ на приборе удалось добиться уникальных результатов по детекции маркеров рака лёгких, сейчас при участии Института цитологии и генетики идёт работа по детекции маркеров инфаркта миокарда. Проведены первые положительные испытания и на детекцию вируса Эбола. Достигнутый уровень чувствительности прибора — наравне с лучшими мировыми разработками.

Георгий Сидоров демонстрирует основу инфракрасного приёмника.

 

По закону Мура

Сейчас развитие этих проектов «тормозят» самые разные факторы. Один из них, как ни парадоксально, само здание института. Построенное в 1960-е годы, оно по самой своей планировке уже не соответствует требованиям нового времени. Но развивать высокие технологии в старом здании остаётся недолго.  Эти и многие другие проекты через несколько лет «переедут» из Института физики полупроводников в Центр нанотехнологий — один из самых масштабных объектов планируемого Академгородка-2.0. Разместится он по соседству с ИФП на площади в 10 тысяч квадратных метров. Строительство центра должно завершиться в 2026 году, а его стоимость составит 10 миллиардов рублей. Большая часть этой суммы уйдёт на закупку оборудования и получение лицензий.

 

Заместитель директора по научно-организационной работе ИФП Александр Коломейцев отмечает, что, когда строились нынешние здания с лабораториями, только появились первые транзисторы и требования к чистоте были совсем другими. В Центре нанотехнологий всё сразу будет организовано по тем требованиям, которые приняты сейчас в мире: новейшее оборудование, «чистые» помещения, продуманная логистика.

 

— Закон Мура гласит: каждые два года число элементов на интегральной схеме увеличивается вдвое. Достигается это за счёт уменьшения элемента, применения новых технологий. Можно представить, какими темпами должна развиваться наука, чтобы соответствовать этому закону. А нам из-за нехватки нового оборудования сейчас приходится себя в чём-то ограничивать, — говорит Александр Коломейцев.

 

Поскольку частных инвесторов на проекты такого масштаба найти невозможно, надежда возлагается только на федеральный бюджет. Финансирование проекта должно начаться в ближайшее время, а работа над строительством Центра начнётся уже в 2019 году. Такие сроки наметили губернатор Новосибирской области Андрей Травников и руководство СО РАН.

Коллайдер ВЭПП-2000 работает  по тому же принципу, что и будущая супер-чарм-тау-фабрика,
но его исследовательские возможности значительно меньше.

Фабрика для экспериментов

Ещё один глобальный проект будущего Академгородка — супер-чарм-тау-фабрика. По сути — это коллайдер наподобие тех, которые уже работают в Институте ядерной физики СО РАН, но намного большего размера — около километра в окружности. По этому кольцу на огромной скорости будут запускать встречные пучки электронов и позитронов, чтобы изучать, что происходит при их столкновениях. Сейчас в ИЯФ работают над созданием специальных детекторов для будущей фабрики. В сентябре работа велась совместно с физиками из Национального ядерного института города Лечче: российские и итальянские специалисты разрабатывали проект дрейфовой камеры — одного из самых важных элементов для будущих детекторов.

 

— Эта камера должна регистрировать треки пролетающих через неё заряженных частиц, которые родились в детекторе, — поясняет заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Иван Логашенко. — Камера будет сделана с использованием нового перспективного материала, основанного на очень тонких углеродных проволоках. Проволоки сделали итальянцы, мы покрыли их медью. Процесс изготовления очень трудоёмкий: в дрейфовой камере должно быть натянуто около ста тысяч таких проволочек, каждая из которых раза в три тоньше человеческого волоса. Удобный способ для их натяжения и удержания тоже предложили наши итальянские коллеги. Испытания проволочки прошли успешно, они более прозрачны для частиц и дают меньше искажений, чем те, которые мы используем сейчас, но и сложнее в изготовлении.

 

Коллайдеры, которые работают в ИЯФ сейчас, во многом похожи на будущую фабрику, есть в них и подобные дрейфовые камеры, но проволок в них натянуто примерно в десять раз меньше — около 10 тысяч. Именно благодаря этим проволочкам параметры пролетающих через камеру частиц определяются с высокой точностью.

 

Прорабатываются для детектора и другие варианты, а конкретная технология будет выбрана международной коллаборацией, которая тоже стала складываться в этом году. Создано руководящее ядро — международный комитет советников, формаируются рабочие группы по разным направлениям. На ближайшем совещании, которое пройдёт в декабре во Франции (предыдущее было весной на базе ИЯФ в Новосибирске), планируется наметить дальнейшие шаги по совместной работе. Супер-чарм-тау-фабрика в Академгородке пригодится для экспериментов ядерщиков всего мира.

 

Виталий СОЛОВОВ |  Фото Валерия ПАНОВА

12
 
По теме
15 октября открыт доступ к тренировочным заданиям международной интернет-олимпиады по иностранным языкам для школьников «Образование мирового уровня в Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ)».
15.10.2018
 
Вице-спикер Законодательного собрания Валерий Ильенко приветствовал участников и гостей XXVII Межрегионального турнира по каратэ - «Мемориала Андрея Якутова».
15.10.2018
Новый спортзал появился в новосибирской школе №183 при поддержке депутата Законодательного собрания Вениамина Пака.
15.10.2018
 
[размер: 720x960 пикселей; 196,6 кбайт] - НГТУ На Всероссийском фестивале «Наука 0+» пройдет презентация образовательного проекта НГТУ и Инженерного лицея НГТУ «Город будущего».
15.10.2018
С 24 по 28 сентября Бурятский институт инфокоммуникций СибГУТИ провел городскую благотворительную акцию «Неувядаемая красота ветеранов», которая стала одним из ключевых мероприятий проекта «Нас объединяет патриотизм»,
15.10.2018
От СибУПК на рабочей встрече присутствовали ректор Валентина Ивановна Бакайтис и проректор по научной работе Елена Николаевна Лищук.
15.10.2018
Более ста новосибирских школьников посетили очередные мероприятия в рамках программы «Академические субботы» - НГАСУ Более ста новосибирских школьников посетили очередные мероприятия в рамках программы «Академические субботы»   13 октября 2018 года НГАСУ (Сибстрин) в рамках программы «Академические субботы» открыл свои двери для шко
15.10.2018 НГАСУ
[размер: 2000x1197 пикселей; 1645,4 кбайт] - НГТУ 11 октября в опорном вузе Сибири традиционно состоялась Ярмарка вакансий, на которой представители ведущих компаний смогли предложить студентам стажировку, постоянную и временную работу с гибким графиком.
15.10.2018 НГТУ
Нобелевка по химии 2018 года могла оказаться в Кольцово: новосибирские учёные комментируют итоги Нобелевской недели Церемония вручения Нобелевской премии.
10.10.2018 Газета Ведомости
Как элементы таблицы Менделеева помогают нам видеть в темноте на сотни метров вокруг и зачем коллайдеру сто тысяч итальянских проволок?
08.10.2018 Газета Ведомости
Почти 10,5 тысяч человек поступило в профессиональные образовательные учреждения Новосибирской области в этом учебном году, причем более 8,5 тысяч из них – на бюджетные места.
09.10.2018 Сибирский репортер
В Новосибирске мужчину засыпало грунтом - NSKTV.Ru При ремонте водопровода грунт осыпался в траншею, рабочего засыпало землей, мужчина погиб, сообщает Муниципальная аварийно-спасательная служба Новосибирска.
15.10.2018 NSKTV.Ru
«Тирлямы» и кокеси - Газета Ведомости Путешествие с Римским-Корсаковым, танцевальный спектакль студии пластики «Глобуса» по мотивам поэмы Александра Пушкина «Руслан и Людмила», выставка, рассказывающая о Красном проспекте с точки зрения авангарда,
15.10.2018 Газета Ведомости
Биолог из Новосибирска Ольга ПОСУХ рисует комиксы, чтобы популяризировать науку.
09.10.2018 Газета Ведомости
Музей Новосибирска приглашает новосибирцев на осенние пешие и выездные экскурсии.
09.10.2018 Газета Ведомости
Новосибирск слушал танго в исполнении Дмитрия Риберо-Феррейра Ярким событием была отмечена последняя неделя сентября в Новосибирской филармонии.
10.10.2018 Газета Бумеранг
Открыть оригинальное изображение - Департамент физкультуры и спорта На прошедшей неделе стартовали сразу три чемпионата страны, в которых участвуют новосибирские команды.
15.10.2018 Департамент физкультуры и спорта
Новосибирские бойцы ММА провели первый крупный смотр сил после летнего перерыва В минувшие выходные именно смешанные боевые единоборства (ММА) стали спортом №1 в мире по популярности.
10.10.2018 Газета Ведомости
В Новосибирский зоопарк привезли выдр - NSKTV.Ru Самца и самку азиатских бескоготных выдр привезли в Новосибирск из Чешского зоологического парка Zoo Jihlava, сообщает Россельхознадзор по Новосибирской области.
15.10.2018 NSKTV.Ru
Это первый из 11 «Боингов» нового поколения, которые перевозчик рассчитывает получить в ближайшие два года - НГС.Новости Это первый из 11 «Боингов» нового поколения, которые перевозчик рассчитывает получить в ближайшие два года Группа компаний S7 взяла в аренду первый в России лайнер нового поколения Boeing 737 MAX — на этой неделе его
15.10.2018 НГС.Новости
В Новосибирской области за прошедшие выходные произошло 29 пожаров. Горели как частные жилые дома, так и бани, надворные постройки, автомобили и квартиры в многоэтажных домах.
15.10.2018 МЧС Новосибирской области