Три элемента и потоки частиц

Как элементы таблицы Менделеева помогают нам видеть в темноте на сотни метров вокруг и зачем коллайдеру сто тысяч итальянских проволок? «Ведомости» побывали в институтах СО РАН

Задача создания в Новосибирске амбициозного проекта «Академгородок 2.0», поставленная президентом Владимиром Путиным, начинает приобретать конкретные очертания. План развития научного центра «Академгородок 2.0» направлен правительством региона в  федеральные органы власти, где он уже прошёл необходимые согласования. В настоящее время Правительство РФ подготовило доклад для представления президенту РФ по исполнению его поручения.

Тоньше волоса

Видеть то, что обычный человеческий глаз увидеть не может, мечта людей испокон веков. Сейчас люди уже проникли взглядом с помощью приборов и на окраины Вселенной, и в глубины атома, но изделия, способные увидеть то, чего не видят другие, продолжают совершенствоваться. Работают над этим и в Институте физики полупроводников СО РАН.

 

Кадмий, теллур, ртуть. Если эти элементы объединить в одном материале, они станут незаменимыми помощниками специалистов самых разных отраслей. Технологию производства такого материала — кадмий-ртуть-теллур — в виде плёнки, нанесённой на специальную подложку, успешно освоена специалистами ИФП, где делают инфракрасные приёмные устройства разной величины, соединяя материал с матрицей фоточувствительных элементов. Разрешение полученного устройства — 4 миллиона пикселей.

 

— К камерам в наших телефонах, которые снимают в видимом диапазоне, привыкли все, — объясняет заведующий лабораторией физико-технологических основ создания приборов на основе полупроводников А2В6 ИФП СО РАН, кандидат физико-математических наук Георгий Сидоров. — Инфракрасное излучение, которое исходит от любого нагретого тела, наши глаза не видят, а такой приёмник — увидит в любое время суток. Сфера его применения широчайшая. В медицине он поможет проверить температуру человека с максимальной точностью и определить, всё ли у него в порядке с кровообращением. При аэрокосмических наблюдениях он точно так же определит температуру поверхности земли и поможет отслеживать пожары, а астрономы воспользуются им для наблюдения за космическими явлениями. Инфракрасный приёмник незаменим в сфере безопасности: на производстве поможет обнаружить опасно нагревшуюся вещь, а установленный на автомобиле — в полной темноте за несколько сот метров различит животных и людей на дороге. Это только использование на «гражданке», а есть ещё и оборонная промышленность, где для инфракрасных сенсоров найдётся ещё бескрайнее море применений.

 

Ближайшая цель этого проекта — полностью обеспечить импортозамещение инфракрасных сенсоров, а затем — увеличение размеров форматов сенсоров, числа и величины спектральных диапазонов, в которых они работают. До предела возможностей в этом направлении исследователям ещё очень далеко.

 

В другой лаборатории, руководит которой доктор физико-математических наук Ольга Наумова, разрабатывают биохимические сенсоры на основе кремния. Эти приборы изготавливаются на слоях полупроводника, которые в несколько раз тоньше человеческого волоса. Такая тонкость обеспечивает прибору высокую чувствительность. Любая частица, которая попадает на поверхность элемента, вызывает изменение проводимости сенсора, а значит, с лёгкостью будет обнаружена. Заказчики этих сенсоров — прежде всего медицинские НИИ: Московский институт биомедицинской химии,  Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, НПО «Вектор». Совместно с ИХБФМ на приборе удалось добиться уникальных результатов по детекции маркеров рака лёгких, сейчас при участии Института цитологии и генетики идёт работа по детекции маркеров инфаркта миокарда. Проведены первые положительные испытания и на детекцию вируса Эбола. Достигнутый уровень чувствительности прибора — наравне с лучшими мировыми разработками.

Георгий Сидоров демонстрирует основу инфракрасного приёмника.

 

По закону Мура

Сейчас развитие этих проектов «тормозят» самые разные факторы. Один из них, как ни парадоксально, само здание института. Построенное в 1960-е годы, оно по самой своей планировке уже не соответствует требованиям нового времени. Но развивать высокие технологии в старом здании остаётся недолго.  Эти и многие другие проекты через несколько лет «переедут» из Института физики полупроводников в Центр нанотехнологий — один из самых масштабных объектов планируемого Академгородка-2.0. Разместится он по соседству с ИФП на площади в 10 тысяч квадратных метров. Строительство центра должно завершиться в 2026 году, а его стоимость составит 10 миллиардов рублей. Большая часть этой суммы уйдёт на закупку оборудования и получение лицензий.

 

Заместитель директора по научно-организационной работе ИФП Александр Коломейцев отмечает, что, когда строились нынешние здания с лабораториями, только появились первые транзисторы и требования к чистоте были совсем другими. В Центре нанотехнологий всё сразу будет организовано по тем требованиям, которые приняты сейчас в мире: новейшее оборудование, «чистые» помещения, продуманная логистика.

 

— Закон Мура гласит: каждые два года число элементов на интегральной схеме увеличивается вдвое. Достигается это за счёт уменьшения элемента, применения новых технологий. Можно представить, какими темпами должна развиваться наука, чтобы соответствовать этому закону. А нам из-за нехватки нового оборудования сейчас приходится себя в чём-то ограничивать, — говорит Александр Коломейцев.

 

Поскольку частных инвесторов на проекты такого масштаба найти невозможно, надежда возлагается только на федеральный бюджет. Финансирование проекта должно начаться в ближайшее время, а работа над строительством Центра начнётся уже в 2019 году. Такие сроки наметили губернатор Новосибирской области Андрей Травников и руководство СО РАН.

Коллайдер ВЭПП-2000 работает  по тому же принципу, что и будущая супер-чарм-тау-фабрика,
но его исследовательские возможности значительно меньше.

Фабрика для экспериментов

Ещё один глобальный проект будущего Академгородка — супер-чарм-тау-фабрика. По сути — это коллайдер наподобие тех, которые уже работают в Институте ядерной физики СО РАН, но намного большего размера — около километра в окружности. По этому кольцу на огромной скорости будут запускать встречные пучки электронов и позитронов, чтобы изучать, что происходит при их столкновениях. Сейчас в ИЯФ работают над созданием специальных детекторов для будущей фабрики. В сентябре работа велась совместно с физиками из Национального ядерного института города Лечче: российские и итальянские специалисты разрабатывали проект дрейфовой камеры — одного из самых важных элементов для будущих детекторов.

 

— Эта камера должна регистрировать треки пролетающих через неё заряженных частиц, которые родились в детекторе, — поясняет заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Иван Логашенко. — Камера будет сделана с использованием нового перспективного материала, основанного на очень тонких углеродных проволоках. Проволоки сделали итальянцы, мы покрыли их медью. Процесс изготовления очень трудоёмкий: в дрейфовой камере должно быть натянуто около ста тысяч таких проволочек, каждая из которых раза в три тоньше человеческого волоса. Удобный способ для их натяжения и удержания тоже предложили наши итальянские коллеги. Испытания проволочки прошли успешно, они более прозрачны для частиц и дают меньше искажений, чем те, которые мы используем сейчас, но и сложнее в изготовлении.

 

Коллайдеры, которые работают в ИЯФ сейчас, во многом похожи на будущую фабрику, есть в них и подобные дрейфовые камеры, но проволок в них натянуто примерно в десять раз меньше — около 10 тысяч. Именно благодаря этим проволочкам параметры пролетающих через камеру частиц определяются с высокой точностью.

 

Прорабатываются для детектора и другие варианты, а конкретная технология будет выбрана международной коллаборацией, которая тоже стала складываться в этом году. Создано руководящее ядро — международный комитет советников, формаируются рабочие группы по разным направлениям. На ближайшем совещании, которое пройдёт в декабре во Франции (предыдущее было весной на базе ИЯФ в Новосибирске), планируется наметить дальнейшие шаги по совместной работе. Супер-чарм-тау-фабрика в Академгородке пригодится для экспериментов ядерщиков всего мира.

 

Виталий СОЛОВОВ |  Фото Валерия ПАНОВА

12
 
По теме
Заявление на участие в ЕГЭ со школьников собирают до февраля  - НГС.Новости Заявление на участие в ЕГЭ со школьников собирают до февраля  Власти утвердили новые правила сдачи ГИА и ЕГЭ — школьники будут сдавать новый иностранный язык, а также писать экзамен по информатике на компьютере,
14.12.2018
 
13 декабря на диссертационных советах НГТУ состоялось три успешных защиты диссертаций на соискание степени кандидата технических наук.
14.12.2018
 
Открыть оригинальное изображение - Министерство образования Участниками форума, который проходил в Великом Новгороде, стали почти 500 ребят со всей страны, имеющих опыт участия в чемпионатах «WorldSkills», и студентов, успешно сдавших демонстрационный экзамен.
14.12.2018
Урок безопасности провели в школе №102 Советского района - Газета Навигатор В преддверии новогодних праздников во всех образовательных учреждениях Советского района проходят уроки безопасности, учебные эвакуации, инструктажи по технике пожарной и антитеррористической безопасности.
14.12.2018
На заседании Попечительского совета НГАСУ (Сибстрин) подведены итоги года - НГАСУ На заседании Попечительского совета НГАСУ (Сибстрин) подведены итоги года 13 декабря 2018 года в Зале приемов НГАСУ (Сибстрин) под председательством заместителя Губернатора Новосибирской области Сергея Николаевича Сем
14.12.2018 НГАСУ
Вектор спасения – НГПУ - НГПУ 6–9 декабря в Кемерово проходил Молодежный образовательный форум «Вектор спасения – Сибирь», в котором приняли участие свыше 150 студентов-спасателей из Сибирского Федерального округа, в том числе представители ССО «Salus».
14.12.2018 НГПУ
В преддверии новогодних праздников во всех образовательных учреждениях Советского района проходят уроки безопасности, учебные эвакуации, инструктажи по технике пожарной и антитеррористической безопасности.
14.12.2018 Газета Навигатор
Цена ложных вызовов - МЧС Новосибирской области С начала 2018 года на территории Новосибирской области зарегистрировано 904 ложных сообщений о пожаре, причем только пять из них – это вызовы, зафиксированные в самом городе.
15.12.2018 МЧС Новосибирской области
Глава региона Андрей Травников в ходе в церемонии открытия стартовавшего в Новосибирской области I этапа Всероссийских открытых соревнований среди юных биатлонистов «Кубок Анны Богалий — Skimir» прокомментировал инициати
13.12.2018 Правительство Новосибирской области
Оперный театр в сиянии Жар-птицы - Новая Сибирь В Новосибирском театре оперы и балета прошел большой гала-концерт народной артистки России Анны Жаровой БЫВАЮТ спектакли, о которых начинают говорить задолго до появления их анонсов.
14.12.2018 Новая Сибирь
Антон Метельков: Лучшие читатели — это поэты - Новая Сибирь Известный в городе поэт и организатор поэтических объединений объясняет, почему молодые новосибирские поэты не заинтересованы в создании новых творческих союзов ОДНАЖДЫ Антона Метелькова печатно назвали «новосибирским
14.12.2018 Новая Сибирь
В рамках федеральной программы «Театр – детям» новосибирские кукольники выпустили спектакль по пожарной безопасности Новосибирский областной театр кукол пригласил юных зрителей в фантастическое путешествие на пожарной
12.12.2018 Газета Бумеранг
Светлана ФРОЛОВА Сергей ГРАНОВЕСОВ, заслуженный артист России, 70 лет, г. Новосибирск Я учился в Новосибирском театральном училище, у знаменитого педагога и артиста Анатолия Мовчана.
12.12.2018 Советская Сибирь
Afisha MBA 12 16 - БК Динамо    Завтра наша команда проводит очередной домашний матч чемпионата Премьер-лиги.
15.12.2018 БК Динамо
Мини-футбол - Федерация футбола НСО Сибиряк сыграет с КПРФ в 9-ом туре Суперлиги. Матчи состоятся 15 и 16 декабря в 15:00.
15.12.2018 Федерация футбола НСО
Министр физической культуры и спорта Новосибирской области Сергей Ахапов прокомментировал вопросы подготовки Новосибирска к предстоящему молодежному Чемпионату мира по хоккею с шайбой 2023 года.
12.12.2018 Сибирский репортер
избушки2.jpg - Сибкрай.ru Обустройство новогоднего городка идет на площади Ленина в Новосибирске. Накануне на его территорию привезли деревянные домики – те самые «избушки», которые стояли в прошлом году на перекрытой улице Ленина.
15.12.2018 Сибкрай.ru
Оповещение о начале публичных слушаний  по проекту решения о предоставлении разрешения на отклонение  от предельных параметров разрешенного строительства,  реконструкции объектов капитального строительства - Администрация Новосибирского района На публичные слушания представляется проект решения о предоставлении разрешения на отклонение от предельных параметров разрешенного строительства,
14.12.2018 Администрация Новосибирского района
Тариф на тепло настолько не соответствует потребностям энергосистемы, что СГК готова идти на разногласия и даже в суд УТВЕРЖДЕННЫЙ профильным департаментом Новосибирской области тариф на тепло вызвал кардинальное несо
14.12.2018 Новая Сибирь
До этого людей из «Сан Сити» выводили два дня назад — 12 декабря Вечером 14 декабря из МФК «Сан Сити» в Ленинском районе Новосибирска по сигналу тревоги эвакуировали всех посетителей и работников — это была вторая тре
14.12.2018 НГС.Новости