Внедрение лазеров находит все новые и, казалось бы, самые необычные области применения. На что же «способен» современный лазер? О методе взятия «отпечатков пальцев» у веществ и материалов, об идее создания космического корабля с лазерным двигателем и о своих последних разработках рассказала ученый, инженер кафедры фотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юлия Рузанкина.
Юлия, еще с 2015 года Вы начали развивать тему использования лазерных технологий в реставрации объектов культурного наследия из металла. Можете рассказать, как помимо восстановления цвета, лазеры способны сделать поверхности объектов еще и устойчивыми к коррозии?
– Я совершенно случайно обнаружила, что это возможно. Как-то обрабатывала лазером поверхность стали и заметила светлые «ореолы» вокруг зоны воздействия. Меня очень заинтересовал вопрос, с чем это может быть связано, и я начала проводить эксперименты. Так, я узнала, что при нанесении на поверхность сильного химического раствора, с этими «ореолами», в отличие от остальных участков, ничего не происходит.
После этого захотелось получить их еще раз, уже в других местах и в сплошной заливке – и у меня получилось. По программе «У.М.Н.И.К.» Фонда Содействия Инновациям я провела достаточно много исследований для объяснения природы такого эффекта. Сейчас со студентами мы продолжаем работать над этим проектом и, я очень надеюсь, что в рамках программы «Стартапы LETI» нас поддержат в продвижении разработанной инновации.
Помимо использования лазеров в реставрации, в вашем недавнем проекте описано их использование в удалении раковых клеток. Можно узнать, насколько длителен процесс внедрения в работу врачей таких разработок для лечения онкологических заболеваний?
– Обычно это занимает от нескольких лет до десятилетий, потому что нужно не только провести клинические испытания и различные тестирования, но и получить разрешение и сертификаты на оборудование. А после этого нужно еще обучать и переучивать медицинских сотрудников, чтобы они могли без проблем ими пользоваться в работе с пациентами, что тоже занимает много времени.
Лазерные технологии, как известно, обычно применяются для измерения расстояний между объектами, при сканировании штрихкодов, в хирургии и обработке материалов. Скажите, а какие самые необычные их применения вы знаете?
– Я постоянно встречаю новости и статьи об интересных и невероятных областях для применения лазерных технологий. Иногда кажется, что они уже везде вокруг нас и ничего нового придумать нельзя, но ученые по всему миру каждый год находят новые увлекательные области для внедрения лазерных технологий. Пока я могу выделить три такие разработки
В этом году ученые из Германии выпустили статью в Scientific Reports, в которой предлагается выплавлять лунные дороги с помощью лазерного излучения. Дороги и стартовые площадки на Луне можно создать из лунного реголита, если расплавить его установкой–концентратором солнечного излучения.
В Томском государственном университете был разработан лазерный планктон. Лазерное излучение может использоваться для создания искусственного планктона, который может быть использован для очистки водоемов.
Российский холдинг «Швабе» в 2019 году представил лазерный светофор. Лазерное излучение может использоваться для создания светофоров, которые работают быстрее и точнее, чем традиционные светофоры.
Сейчас также все чаще ученые используют метод, позволяющий брать «отпечатки пальцев» у различных веществ и материалов с помощью лазера. Что он из себя представляет, как применяется в исследованиях различных научных направлений и применяли ли вы его в своих проектах?
– Этот метод называется «Рамановской спектроскопией» (РС). Благодаря ему можно разложить вещество на составляющие и понять, что лежит перед нами. В целом, область РС применения достаточно большая. Например, несколько лет назад я работала с группой ученых, которые занимались разработкой технологии по поиску залежей нефти и газа в Арктическом шельфе с помощью РС. Данная технология найдет свое применение также и для экологического мониторинга, а именно поможет отследить разливы нефти и утечки газа в окружающую среду. Небольшим недостатком РС является то, что сигнал отклика от материала может быть не сильным и тяжело различить наличие некоторых веществ. В связи с этим, в рамках диссертационной работы, мной и моими европейскими коллегами была разработана технология усиления Рамановского лазерного излучения путем использования диэлектрических микросфер. Благодаря предложенному подходу мы смогли увеличить интенсивность сигнала почти в 3 раза.
Раз уж мы сегодня говорим о лазерах, напоследок хочу задать Вам вопрос по тематике будущего применения этой технологии. Два года назад австралийские ученые заявили, что с помощью корабля с фотонным двигателем можно будет добраться до Альфы Центавры за 20 лет. Насколько возможно, по вашему мнению, создать такой двигатель, в котором задействованы до 100 миллионов лазеров?
– Создать фотонный двигатель с таким количеством лазеров будет сложно. Это технологически продвинутая задача, которая потребует больших инвестиций и научных исследований. Однако думаю, что с учетом быстрого развития технологий и научных открытий, космический корабль с лазерным двигателем может стать реальностью в скором будущем.
Инженер кафедры фотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юлия Рузанкина является руководителем отдела коммуникаций Некоммерческой Организации Фонда Профессиональных Инициатив «Женщины атомной отрасли».
