Гибкие мониторы и молекулярные магниты. Над чем работают крымские ученые

Этот год для республики не станет переломным: большинство выпускников школ выберут для сдачи ЕГЭ гуманитарные предметы и «рассосутся» по вузам, где, как им кажется, учёба будет полегче. А ведь когда-то высокие конкурсы в Крыму были на факультеты естественнонаучной направленности.

Нельзя сказать, что эти позиции утрачены — просто намного меньше стало ребят, которым школа дала интерес к этим предметам и желание ими заниматься дальше. И нынешние молодые люди, к сожалению, даже не представляют, насколько востребовано такое образование, и как далеко, имея его, можно продвинуться в науке.

Куда двигаться

Заведующий кафедрой общей и физической химии Таврической академии, доктор химических наук, профессор Виктор Шульгин объясняет: в вузе занимаемся фундаментальными исследованиями, но с прицелом на будущее. Кроме того, начинается сотрудничество с медиками и биологами по исследованию, направленному на производство новых и аналоговых лекарственных препаратов. А ещё крымские химики разрабатывают светящиеся материалы нового поколения. Задача — появление своих, отечественных, светодиодов и датчиков, особо чувствительных к внешним воздействиям, зондов для биологии и медицины.

Для крымских абитуриентов отменили квоты при поступлении Подробнее

С четверть века назад кто-то из американских фантастов придумал — а его коллеги потом растиражировали - переносной чудо-компьютер, которому можно придать любую форму: скатать в шар, в рулон, изогнуть под нужным углом. Что ж, гибкая клавиатура — уже не фантастика. Очередь - за другими материалами.

Оказывается, в Крыму работают и над этим. Как рассказал доктор химических наук, профессор кафедры общей и физической химии Таврической академии Крымского федерального университета Алексей Гусев, над гибкими системами сейчас и работают в лабораториях вуза. Создание гибких систем на основе органических молекул — довольно популярное направление в электротехнике. Ещё немного — и привычный монитор компьютера, как пакет, можно будет скрутить в трубочку. Звучит фантастично, но уже решается вопрос с передачей цвета для такого сверхтонкого экрана. «Для того, чтобы создать полноцветную картинку, нам нужно иметь три базовых цвета – синий, зелёный, красный, — объясняет Алексей Гусев. — И наша группа занимается созданием материалов, которые подходят для этих плёнок и будут давать чистый цвет».

Опытные образцы уже есть, но они не «долгоиграющие», идёт поиск соединений, которые будут выдерживать хотя бы 10 тысяч часов – нормальный срок службы. Органика гибкая, но имеет ряд слабых мест: она не очень устойчива, и под действием электрического тока довольно быстро деградирует. Однако первые образцы уже отправлены для проверки в Томский политехнический институт, профильное исследовательское учреждение Российской Федерации в этом направлении.

Что записать на молекуле

Современная наука очень любит принцип «чем меньше — тем лучше». «Ещё лет 20 назад флешка с несколькими мегабайтами вызывала дикий восторг, — приводит пример Алексей Гусев. — Сейчас терабайтовыми дисками никого не удивишь. Но с другой стороны, есть и предел в использовании материалов, дальше которых теряются свойства материи».

И вот родилась идея создания наноматериалов на уровне отдельных молекул — молекулярных магнитов. Открытие было сделано в 90-х годах, когда стало ясно, что отдельно взятую молекулу можно превратить в магнит, а, намагнитив, записывать на ней один бит информации. Каждый школьник знает, что в одном моле вещества содержится 10 в 23-й степени молекул, соответственно столько же можно записать единиц информации. Конечно, это пока в теории. Сложность в том, что намагничивание молекул возможно только при сверхнизких температурах с использованием жидкого гелия и дорогостоящей аппаратуры. Но, как утверждает химик, и сверхпроводимость поначалу тоже казалась сказкой, немыслимой технологией, а теперь это рядовое явление.

Для решения проблемы объединились учёные нескольких стран. Помогают московские и зарубежные коллеги из Чехии и Австрии. Коллективные идеи воплощаются в том, что исследователи уже заняли определённую нишу и работают над созданием таких молекулярных объектов, которые в перспективе послужат основой для новых носителей информации.

«Обнаруженный нами новый вид магнетизма соединяет наши наработки с уже известными классами соединений, — резюмирует Алексей Гусев. — Мы создали молекулярный магнит особого класса, задали новое направление. Теперь нужно понять, какие факторы способствуют появлению этого явления, чтобы можно было такие магниты тиражировать».

Как «увидеть» инфаркт

Крымские физики занимаются научными разработками в самых разных направлениях. Вот, скажем, феррито-гранатовая магнитная плёнка. Её используют в криминалистике —благодаря магнитному сенсору можно определить, например, перебиты ли номера у авто. Или применять для защиты банкнот: если часть купюры покрыта магнитной плёнкой, то под воздействием луча лазера, она изменит цвет. Эту защиту практически невозможно подделать. Трещины в сварном шве с помощью дефектоскопа на основе магнитной пленки тоже визуализируют с невероятной точностью. Плёнки могут применятся в волоконо-оптической связи для увеличения эффективности.

Улика из пробирки. Как криминалисты раскрывают преступления Подробнее

Но, как оказалось, можно с её помощью спасти жизнь. Кандидат физико-математических наук Татьяна Михайлова объясняет: плёнка, созданная крымскими учёными, реагирует на статическое магнитное поле и делает видимым дефект на… ткани сердца. Сердце создает самое сильное магнитное поле среди человеческих органов. Как известно, инфаркты нашего «пламенного мотора» — это прекращение кровоснабжения какого-либо участка сердца, из-за чего происходит омертвение ткань.

Сейчас вместе с коллегами из Сколково и Российского квантового центра, крымские учёные участвуют в проекте по созданию портативного магнитного кардиографа.

«Речь идёт о том чтобы измерять не электрический потенциал, а магнитный, — объясняет заведующий кафедрой экспериментальной физики Физико-технического института КФУ, доктор физико-математических наук Владимир Бержанский. — Анализ магнитных колебаний гораздо информативнее, чем электрокардиограмма. Уже получен хороший результат в первых испытания на крысах. Такой магнитный кардиограф будет создан, и в нём будут работать наши пленки».

Сама пленка синтезируется в специальной камере в течении 12 часов, наращивается слой за слоем, необходима точность на нано-уровне. Пока крымчане — одни из немногих в России, кто умеет делать магнитные пленки. Разработаны они были ещё в 80-х годах прошлого века, но именно крымские ученые добились одних из наилучших значений при производстве. Тем временем, им находятся все новые и новые области применения.

«Сейчас обратилась одна фирма из Москвы, хочет использовать в медицине наши плёнки, — рассказывает Владимир Бержанский. — Можно воздействовать на поверхность повреждённой кожи, так сказать, массажировать её, благодаря микровозмущению магнитного поля. При этом ожоги заживут быстрее. Наши пленки могут использоваться и в качестве атомных ловушек — можно сконцентрировать атомы под действием магнитных полей».