В рамках проекта «Лидеры научных инноваций» об исследовании на тему «Сверхширокодиапазонные поглощающие покрытия на основе нанометровых проводящих плёнок» рассказывает зав. кафедрой радиофизики и электроники Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского Алим Мазинов. Исследование проводилось в рамках гранта Российского научного фонда.
В чём суть Вашего исследования?
— Основная задача нашей кафедры и задача данного гранта – это изучение физики взаимодействия электромагнитных волн с материалами, с живыми объектами, со всем, что нас окружает.
Что такое электромагнитные волны? Это, в первую очередь, те энергетические субстанции, при помощи которых мы общаемся: мобильная связь, Wi-Fi, спутниковые системы. Мы изучаем, как электромагнитные волны передаются между объектами, как они воздействуют на объекты, как они воздействуют на людей. Наша задача – понять, как происходит взаимодействие и что при этом происходит на физическом уровне.
Это комплексное исследование. Мы изучали два основных воздействия электромагнитных волн на объекты. Изначально это было изучение влияния электромагнитного излучения на электронные микросхемы, на основе которых строится вся современная электроника (компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки). Если проще, то это маленькие чёрные квадратики, в которых заложены все интеллектуальные вычислительные возможности: элементы памяти, процессоры. Практически все знают, что сейчас идёт война технологий, когда мировые фирмы стараются уменьшить размер интегральных микросхем. И, естественно, чем меньше элемент, тем легче он подвергается внешнему воздействию и, скажем так, выводу его из строя.
Если говорить с точки зрения большой науки, мы изучали, как наноструктурные объекты ведут себя при воздействии на них электромагнитных полей. Один из интересных аспектов заключается в том, что, используя электромагнитные волны, мы можем вывести этот объект из равновесия или, проще говоря, просто сжечь его. Бывают такие ситуации, такие электромагнитные воздействия, что оборудование просто-напросто выгорает, а микросхемы приходят в негодность.
Соответственно, в рамках гранта мы имитировали элементы интегральных микросхем, воздействовали на них электромагнитными полями, различной частотой, теми длинами волн, которые используются в современной технике: начиная от 800 МГц до 20 ГГц.
Мы провели полный цикл исследований. Сначала мы получили эти образцы, потом изучили их физические свойства, затем воздействовали на них электромагнитными волнами и анализировали результаты этого воздействия.
Какие результаты Вы получили?
— Первично мы получили, что при определённой толщине элементов интегральных микросхем, их проводящие элементы, просто выгорают, выходят из строя, сгорают. Таким образом, есть определённые критические толщины: в данном случае мы говорим о размере в десять нанометров. А если говорить о той толщине, к которой стремится современная процессорная техника (пять, три и два нанометра), то здесь возникают сложные физические моменты, к которым нужно очень внимательно относиться при проектировании этих интегральных микросхем, поскольку они легко могут выходить из строя.
Во-вторых, нам удалось в определённых структурах (сэндвич-структурах и метаструктурах) достичь того, что фактически 50% той вредной электромагнитной энергии, которая нас окружает, поглощается и превращается в тепло.
Насколько востребовано Ваше исследование?
— Конечно, не только мы одни работаем в этом направлении. Все мировые державы, которые занимаются вопросами электромагнитной совместимости и использованием электромагнитных волн, которые имеют серьёзную технику, связанную с системой мобильной связи, системой спутниковой связи, ведут эти исследования.
Что касается Крыма, то данные исследования могут широко использоваться в области экологии. Мы можем говорить о создании таких покрытий, которые бы уменьшали электромагнитный фон. Для этого можно создать специальные тенты или палатки. Также в качестве одного из направлений работы мы рассматриваем создание электромагнитных обоев для дома. Вам нужно сделать секретную комнату, чтобы вас никто не подслушивал? Или вы хотите, чтобы вас никто не тревожил с точки зрения внешнего воздействия? Это можно. Мы эти исследования ведём и хотим добиться большего поглощения и увеличения частотного диапазона.
Почему Вы выбрали именно это научное направление?
— «Рожденный» как ученый на кафедре радиофизики и электроники, я прошёл здесь долгий путь: аспирант, ассистент, доцент, кандидат, доктор наук и заведующий. Изучение электромагнитных волн и их воздействия – основа нашей кафедры. И исследования по теме гранта начались давным-давно под руководством Старостенко Владимира Викторовича, который является моим учителем. Наша кафедра образовалась, когда в Симферополе был телевизионный завод и НИИ «Фотон» под руководством Григорьева Евгения Владимировича. Тогда же родилась и тема наших исследований – они были инициированы для изучения того, как электромагнитное излучение выводит из строя оборудование, а именно телевизоры.
В конце 80-х – начале 90-х, когда происходил развал Советского союза, завод, к сожалению, прекратил работу, а эти исследования плавно переместились на нашу кафедру. Сначала мы получали малые эффекты, которым никто не придавал значения. Но чем дальше мы углублялись в эту задачу, тем яснее видели, что электромагнитные волны способны вывести из строя оборудование. Тогда начали проводить более целенаправленные исследования. Мы взаимодействовали с лучшими группами Харькова, Киева, Москвы, Санкт-Петербурга.
Я пришёл сюда, будучи молодым исследователем, за 30 лет вобрал в себя эту научную стезю, подхватил знамя моего учителя Владимира Викторовича и продолжил работу в этом направлении.
Как учёный я принимал участие в сотнях конференций, где мы обсуждали эти вопросы, рассматривали, как это будет происходить в будущем, определяли тенденции. И с гордостью могу заявить, что те идеи, которые мы рассматривали в конце 80-х – начале 90-х годов, воплотились в жизнь в будущем. Есть что вспомнить, есть, о чём рассказать, и есть, чем гордиться!
Проект «Лидеры научных инноваций» приурочен ко Дню российской науки, который отмечается 8 февраля.