В Петербурге завершилась ХХ Всероссийская юношеская научно-практическая конференция «Будущее сильной России – в высоких технологиях». Это одна из самых престижных и авторитетных площадок в стране, где ученики 9-11 классов представляют свои научные достижения, изобретения, разработки. В этом году в конференции участвовало более трехсот школьников из 34 регионов России.
В числе лауреатов конференции - ученики, выполнявшие свои работы в центре сканирующей зондовой микроскопии в Университете ИТМО, открытом в мае 2023 года с помощью компаний «Активная фотоника» и «Нова СПб», производящих современное научное оборудование.
Диплом II степени на секции «Химия и химические основы медицины» получил одиннадцатиклассник петербургской гимназии № 63 Семен Ващенко за работу «Комплексный физико-химический анализ силановых покрытий в гибридном режиме атомно-силовой микроскопии». Суть его исследования – поиск метода, позволяющего определять как химический состав, так и топологию поверхности в наноразрешении.
«Сейчас традиционные методы позволяют различить лишь топографию поверхности, не рассматривая химическую природу, либо же рассматривают всю поверхность, нивелируя неоднородности», - объяснил школьник.
Он объединил атомно-силовой микроскоп с внешним регистрирующим устройством – осциллографом:
«Я использовал его для получения необработанных кривых, которые получаются в результате взаимодействия зонд-образец. Первоначально я с помощью ИК-спектрофотометра подтвердил химическую модификацию, после чего дополнительно с помощью метода ОВРК (Оуэнса, Вендта, Рабеля, Кьельбле) на основе измерения краевых углов смачивания установил, образцы из каких материалов обладают наибольшей поверхностной энергией. После чего перешел к получению сканов поверхности на атомно-силовом микроскопе».
Семен получил доступ к современной технике в СЗМ-центре через программы Университета ИТМО для старшеклассников, он занимается по направлению «Инфохимия». Школьники под руководством сотрудников центра проводят самостоятельные исследования на оборудовании, предоставленном компаниями «Активная фотоника» и «Нова СПб». Тема Ващенко показалась им перспективной и интересной, и юноша даже не ожидал, что так просто получит возможность работать на сложнейших исследовательских приборах.
«Но сначала я, правда, месяца два ходил на лекции», - признался Семен.
Лекции по основам атомно-силовой микроскопии в СЗМ-центре ИТМО читают каждую неделю по воскресеньям – на них приходят не только старшеклассники, но и студенты, аспиранты и научные сотрудники, интересующиеся АСМ-методами. Кроме того, дважды в месяц проходят открытые лекции ведущих российских ученых в области наноэлекроники и наноархитектоники.
Все эти лекции прослушала и другая обладательница диплома конференции Лидия Зайцева. Она учится в 10-м классе петербургского лицея № 393. Ее доклад был посвящен разработке биосовместимых покрытий на основе гидроксиапатита с контролируемыми свойствами для клеточного роста. Для исследования материалов, полученных в результате синтеза, она использовала различные методы, в том числе флуоресцентную микроскопию в СЗМ-центре ИТМО.
Материал на основе гидроксиапатита совместим с человеческим организмом и применяется в биомедицине, объяснила Лидия:
«Он похож на структуру кости. И используется для лучшей приживаемости и восстановления».
По ее словам, наиболее широкое применение материал нашел в стоматологии – им покрывают импланты, виниры, и это позволяет им лучше и быстрее прижиться на кости.
«Также гидроксиапатит используется в качестве наполнения костной ткани, так что это может быть очень актуально при операциях как в стоматологии, так и других областях медицины», - добавила Лидия.
Измерения в СЗМ-центре ИТМО она проводила с помощью работающего там бакалавра.
«К каждому ребенку прикрепляется ментор, - рассказала девушка. - Это магистрант, бакалавр, возможно, иногда аспирант. И чаще всего этот человек уже имеет доступ к флуоресцентному микроскопу. Например, моя ментор такой доступ имеет».
«Работая над проектом, я начала общаться с множеством людей, научилась делать такие анализы, как рентгенофазовый анализ, метод динамического рассеяния света, - продолжила Лидия. - Также делала снимки на флуоресцентном микроскопе, работала в клеточной лаборатории и так далее. Программы ИТМО для школьников открыли передо мной любые лаборатории, включая и центр сканирующей зондовой микроскопии. Конечно, все это приходит со временем, с опытом, когда тебе начинают больше доверять».
Кроме Университета ИТМО, молодежные центры сканирующей зондовой микроскопии компаний «Активная фотоника» и «Нова СПб» действуют в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете (ЛЭТИ) и в колледже электроники и информатики Московского института электронной техники (МИЭТ).