– Пётр Иванович, мы знаем, что у вас много статей, проектов, патентов, и при этом вы ведёте несколько курсов лекций, семинарские занятия. Как вы всё успеваете?
– В этом году в рамках Института перспективных материалов и технологий создана лаборатория «Материалы и устройства активной фотоники». Это молодёжная лаборатория. Численность штата составляет 24 человека, средний возраст – 27 лет, а самый молодой сотрудник – студент третьего курса (лаборант химического анализа). То есть лаборатория включает в себя достаточно большую команду заинтересованных и увлечённых наукой людей. И, естественно, над получением любого результата всегда работает команда, как в случае постановки и выполнения эксперимента, так и при подготовке учебного курса или мероприятия.
Кроме того, зачастую результат достигается при взаимодействии с другими научными группами, университетами, индустриальными партнёрами. На мой взгляд, научная работа и учебная деятельность не должны быть замкнуты внутри университета: командам стоит обмениваться кадрами и опытом. К примеру, в нашей лаборатории работают не только ребята из МИЭТа, но и сотрудники, пришедшие к нам из других организаций и даже из других стран, например, граждане Киргизии, Белоруссии и Ирана. Поэтому у меня нет ответа на ваш вопрос о том, как я всё успеваю. Более корректно будет спросить: «Как команда всё успевает?». Однако результаты команды лучше оценивать кому-то со стороны. На мой взгляд, мы только в самом начале пути, и нам многому надо ещё научиться.
– Как-то в интернете я наткнулся на статью с заголовком «Учёные МИЭТа разработают память будущего». В ней рассказывается, как под вашим руководством одна из научных групп Института перспективных материалов и технологий разрабатывает оптическую память нового поколения. Можете рассказать подробнее, почему устройства на основе фазовой памяти лучше нынешних флеш-носителей информации?
– В рамках практики мне было поручено исследовать халькогенидные полупроводники и рассмотреть возможность их применения для электрических запоминающих устройств. Особенность этих полупроводников заключается в том, что они могут достаточно быстро и обратимо изменять своё фазовое состояние между аморфным (неупорядоченным) и кристаллическим (упорядоченным).
Можно привести такую метафору к описанию изменений в результате перехода между данными состояниями. Представь: ты едешь на автомобиле по дороге, вдоль которой стоят фонарные столбы. Если столбы стоят упорядоченно, равномерно, ты можешь передвигаться с высокой скоростью и преодолевать достаточно большие расстояния по прямой. Но если эти столбы перемешать, расставить хаотично, то тебе придётся их объезжать, путь будет сложнее, а скорость – меньше. Теперь расстояние от поворота до поворота будем считать длиной свободного пробега, машину – носителем заряда, а столбы – атомами.
Становится понятно, что в кристаллическом материале электрону двигаться проще: дрейфовая скорость движения будет выше, а сопротивление – меньше. Если же мы атомы материала разупорядочим, то, наоборот, сопротивление станет выше. За счёт этого изменения структуры, которое можно реализовать в халькогенидных материалах с помощью электрического тока либо лазерного излучения, у нас есть возможность варьировать величину удельного сопротивления, а также и другие параметры, например, оптические свойства. И если значениям высокого сопротивления мы поставим в соответствие ноль, а низкого – единицу, то получим электрический элемент памяти, называющийся фазовой памятью. А если за изменяемый параметр примем оптическое пропускание излучения, проходящего через тонкоплёночный волновод, то мы получим интегральную оптическую фазовую память.
Первый эксперимент, связанный с этой темой, мы проводили в МИЭТе и Институте общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова Российской академии наук. Эксперимент заключался в получении плёнок халькогенидного материала и реализации их фазового переключения электрическим импульсом. Проблем было много: плёнки наносились плохо, имелись кристаллические включения, распределение элементного состава получаемых плёнок было далеко от равномерного, прецизионно подводить зонд к плёнке и реализовывать электрическую схему для переключения также не получалось.
В результате целый год мы терпели неудачи. Как сейчас помню: уже темно, часов десять-одиннадцать вечера, и вдруг у нас получилось реализовать фазовое переключение – на экране осциллографа видна ступенька. А время переключения между фазовыми состояниями составило всего 100 наносекунд, что более чем на два порядка меньше времени переключения при работе флеш-карт. Это означало, что технология работает и мы двигаемся в верном направлении. Помню, какая буря эмоций меня охватила в тот момент. Хороший был вечер.
Кроме того, можно выделить много других достоинств помимо значительного увеличения скорости работы устройств при переходе от флэш-памяти к фазовой памяти. В этом году у нас с коллегами из ИОНХ РАН и МЭИ вышел большой обзор «Материалы фазовой памяти и их применение» в самом цитируемом отечественном научном журнале «Успехи Химии» (Q1, импакт фактор 7,4), издаваемом на русском и английском языках. В данном обзоре подробно описаны значимые результаты учёных, достигнутые по данному направлению.
– Порой сложно найти то, что было бы интересно именно тебе. Расскажите, пожалуйста, о своём студенческом опыте выбора научного направления.
– Очень важно найти то дело, которым было бы интересно заниматься, и найти человека, который сможет тебя направить – научного руководителя. На мой взгляд, научный руководитель должен обладать уникальным набором черт характера. Он должен обладать качествами и знаниями, которые позволят тебе двигаться вперёд. Руководитель даёт тебе вектор, направляет.
На старших курсах я сменил несколько мест практики в поисках того, что будет меня увлекать сильнее всего. Итоговым местом моей практики оказалась лаборатория Неупорядоченных полупроводников Института ПМТ, а руководителем – профессор Алексей Анатольевич Шерченков. Именно благодаря ему я попал в Институт общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН, где понял, что наука – это не то, что локализовано в рамках одной научной группы или лаборатории. Она намного шире, а студент-практикант для науки является одной из основных составляющих.
На практике первым, что мне поручили, была работа с научной литературой. Затем были эксперименты, неудачи, опять эксперименты, опять неудачи, и после множества попыток появились хоть какие-то результаты. А уже дальше начались поездки и проведение невероятно увлекательных экспериментов.
Уже через пару месяцев после начала проведения исследований состоялась моя первая командировка в Санкт-Петербург, где я представлял стендовый доклад на конференции по теме аморфных и некристаллических полупроводников. Там мне удалось познакомиться с учёными из разных уголков России, и там же пришло понимание, что наука находится вне географических границ и расстояний. Далее эксперименты проводились не только в Москве, но и в Рязани, Нижнем Новгороде, Санкт-Петербурге, Владивостоке, Казахстане, Чехии, Франции, Белоруссии, Германии и во многих других местах. Задача оказалась глобальной, и мне было интересно ей заниматься.
Сейчас мы занимаемся не менее интересными темами. Это лазерные технологии, фотонные интегральные схемы, солнечная энергетика, элементы дополненной реальности, и, конечно, фундаментальные исследования материалов, выполняемые в том числе на установках класса Мега-сайенс, расположенных в различных уголках нашей планеты. И если говорить про студентов, то мы всегда готовы взять их к себе на практику в лабораторию, если у них есть желание заниматься наукой и понимание, что наше направление им интересно. Однако, чтобы понять, что направление интересно и понять, кто и чем занимается, нужно проявить немного любознательности. Я обычно советую так: походите по лабораториям, зайдите на кафедру, спросите, какие лаборатории вам могли бы порекомендовать, попросите совета. В МИЭТе много сильных научных групп и, если вы постучите в любую дверь МИЭТа и скажете: «Извините, я читал или слышал о вашей лаборатории, вашем направлении, и мне стало очень интересно. С кем я мог бы пообщаться на тему работы лаборатории или по поводу практики?» – вам всегда расскажут, покажут, помогут. И делать это желательно значительно раньше момента начала официальной практики, второй курс, на мой взгляд, уже подходящее время. Согласитесь, что учиться будет значительно интереснее, если получаемые вами в университете знания вы сможете сразу применять при решении практических задач.
Каждый студент – искатель. Никто точно не скажет вам, кем вы станете, куда свернёте, поэтому важно извлекать опыт из историй тех, кто уже прошёл путь от абитуриента до того места, той должности, той позиции, к которой вы тоже стремитесь. Надеемся, что опыт и советы Петра Ивановича окажутся вам полезны в дальнейшем обучении.
