Мы часто слышим в интернете споры: у кого образование лучше, у кого технологии круче, чьи дети умнее. Недавно один блогер написал статью, где восхищался американской школой: шкафчики, хромбуки, одна папка вместо стопки тетрадей. Мол, там учат легко, технологично, с заботой о спине и времени ученика.
Спорить с тем, что нам есть чему поучиться у других, бессмысленно. Но в том споре меня зацепило другое. Пока американские школьники мечтают о супергероях из комиксов, наши дети — и мы, взрослые — часто не знают настоящих героев. Тех, кто реально изменил мир. Тех, чьи открытия сегодня работают в каждом смартфоне, в каждом оптоволоконном кабеле, в каждом датчике.
Этот цикл статей — про них. Про русскую инженерную школу. Про людей, которые создали технологический суверенитет страны задолго до того, как это слово стало модным.
И первый в этом списке — Жорес Иванович Алфёров.
Мы с вами уже говорили о том, как маленькие датчики экономят ресурсы в отелях и заботятся о микроклимате в детской.
Но откуда вообще берутся эти технологии? Кто придумал физические принципы, без которых не работал бы ни один датчик, ни один спутник, ни одно оптоволокно?
Пришло время открыть папку под названием «Русская инженерная школа». Потому что наш технологический суверенитет — не пустой звук. За ним стоят реальные люди, которые совершали открытия, меняющие мир. И наша первая история — о человеке, без которого не было бы ни интернета, ни сотовой связи, ни лазерных указок, ни современных солнечных батарей.
🌟 Человек, который не умел говорить «нет» науке
Жорес Алфёров родился в 1930 году в Витебске. Его назвали в честь французского социалиста Жореса — было модно. Но сам он выбрал совсем другую стезю.
В 1952 году окончил Ленинградский электротехнический институт (тот самый ЛЭТИ, который и сегодня готовит лучших инженеров страны). И поступил в Физико-технический институт имени Иоффе — место, где ковалась наука мирового уровня.
В 1960-х молодой учёный задался вопросом: можно ли заставить полупроводники работать не только как микросхемы, но и как источники света? Вопрос не был праздным. От ответа зависело, появятся ли лазеры, которые можно встроить в бытовую технику, и будут ли светодиоды экономичными.
Алфёров и его коллеги пошли против мнения многих западных учёных, которые считали, что затея бесперспективна. И победили.
🔬 Что такое гетероструктуры и почему это гениально
Если объяснять совсем просто, представьте себе бутерброд. Обычно в полупроводниковых приборах используют один слой материала — кремний или германий. Алфёров придумал, как соединить слои разных материалов, каждый из которых отвечает за свою функцию.
Получилась гетероструктура — слоёный пирог из разных полупроводников, где каждый слой делает то, что умеет лучше всего.
Вторая аналогия (для тех, кто хочет глубже): представьте фабрику. В ней один цех создаёт свет, другой — направляет его, третий — не даёт потеряться. В обычном материале всё смешано, и эффективность низкая. А в гетероструктуре каждый «цех» работает идеально, и вместе они выдают результат в десятки раз мощнее.
Внутри такой структуры электроны и дырки (условные «минусы» и «плюсы») движутся очень быстро и с минимальными потерями.
В 1963 году Алфёров создал первый в мире полупроводниковый лазер на гетероструктурах. Он работал при комнатной температуре, был маленьким и экономичным — в отличие от громоздких газовых лазеров, которые грелись как утюги.
За эти работы в 2000 году он получил Нобелевскую премию по физике. Но для нас важнее другое: его открытия сегодня работают в каждом доме, в каждом смартфоне, в каждом оптоволоконном кабеле, который тянется через океаны.
💡 Где живёт наследие Алфёрова сегодня
Лазеры — от CD до интернета
Первое, что приходит в голову, — лазерные диоды. Без них не было бы:
- CD, DVD и Blu-ray плееров (лазер считывает информацию с диска);
- лазерных принтеров;
- лазерных указок (да, та самая красная точечка — родом из гетероструктур);
- оптоволоконной связи — интернета, который летит по стеклянным нитям со скоростью света. Именно лазер превращает электрический сигнал в световой и отправляет его на тысячи километров.
Светодиоды — экономия и долговечность
Светодиоды (LED) — это тоже гетероструктуры. Без них у нас не было бы:
- подсветки экранов телефонов и телевизоров;
- мощных, но экономичных лампочек, которые служат годами;
- светофоров и уличного освещения;
- даже гирлянд на ёлку.
Солнечные батареи — энергия из света
Солнечные элементы на основе гетероструктур оказались намного эффективнее обычных кремниевых. Они преобразуют больше солнечного света в электричество. Такие панели ставят на космических спутниках, в беспилотниках, в солнечных электростанциях.
Датчики — глаза и уши умных систем
Алфёровская оптоэлектроника (это наука об управлении светом с помощью электричества и наоборот) — это и основа многих датчиков:
- лазерные дальномеры — те, что измеряют расстояние, лежат в основе систем безопасности и «умного дома»;
- лидары — лазерные «глаза», сканирующие пространство вокруг беспилотных автомобилей и дронов;
- оптроны — маленькие устройства, которые передают сигнал светом и защищают чувствительную электронику от помех.
🏭 А что в России сегодня?
Можно подумать, что вся эта красота осталась в прошлом, а мы покупаем лазеры в Китае. Это не так.
Российская инженерная школа жива. Предприятия, которые выросли из советских научных центров, продолжают разрабатывать и производить:
- полупроводниковые лазеры (например, АО «Светлана-Рост», «Интеллект Телеком»);
- оптоэлектронные компоненты для систем связи, военной техники, космоса;
- мощные светодиоды для освещения и промышленности.
И, что важно, эти технологии — наши. Они не зависят от импортных чипов и лицензий. Когда мы говорим о технологическом суверенитете, мы имеем в виду именно это: умение создавать ключевые компоненты у себя, опираясь на фундаментальную науку, заложенную Алфёровым и его школой.
📖 Что оставил нам Жорес Алфёров
Он ушёл из жизни в 2019 году, но успел сделать многое. Был депутатом Госдумы, поддерживал молодых учёных, создавал научно-образовательные центры. Он верил, что будущее России — за наукой и инженерией.
И сегодня, когда вы:
- включаете светодиодную лампочку;
- смотрите телевизор с ярким экраном;
- слушаете музыку с CD;
- пользуетесь интернетом, который мчится по оптоволокну;
- видите, как дрон измеряет высоту лазером…
…знайте: это всё стало возможным благодаря упорству одного советского физика, который не побоялся пойти против мейнстрима и доказал, что гетероструктуры — это не фантастика, а наше настоящее.
🌱 Если честно…
…я очень хотел сделать этот цикл не скучным. Потому что учёные — это не сухие портреты в учебниках. Это люди, которые иногда шли против всех, ошибались, спорили, но в итоге меняли мир.
Жорес Алфёров — из таких. В следующей статье мы познакомимся с Николаем Басовым и Александром Прохоровым. Я уверен, что вы будете приятно удивлены их изобретениями.
А пока просто посмотрите на светодиодную лампочку. Или на лазерную указку. Или на экран телефона. Всё это — его работа. Это всё — наследство. Наше наследство.
❓ Вопросы для размышления
❓ А вы замечали, сколько вокруг нас лазеров и светодиодов? Включите пульт от телевизора — там инфракрасный лазер. Посмотрите на светофор — там светодиоды. Откройте DVD-привод (если он ещё остался) — там лазер.
❓ Как вы думаете, почему так важно, чтобы такие технологии разрабатывались в своей стране? Неужели нельзя просто купить готовые чипы?
❓ Знаете ли вы других российских учёных, чьи открытия изменили мир? Напишите в комментариях — мы обязательно сделаем о них выпуск.
❓ Технологический суверенитет. Если бы не школа Алфёрова, могли бы мы сегодня делать свои лазеры, свои светодиоды, свои датчики? Или зависели бы от импорта?
Не забудьте подписаться на канал, я буду очень рад видеть вас среди своих читателей🔮
#ЖоресАлфёров #лазеры #светодиоды #оптоволокно #технологическийсуверенитет #российскаянаука #инженернаяшкола #нобелевскаяпремия #гетероструктуры #физика #наука #историянауки