Нанометрология — «конёк» факультета физической и квантовой электроники МФТИ

 Источник фото: mipt.ru

(Фото из статьи 2008 года «Нанотехнологии — прорыв в будущее»)

— Андрей Сергеевич, какие нанопроекты реализуются на Факультете физической и квантовой электроники?

У нас два основных проекта, две структурные единицы. Это – Центр коллективного пользования и Научно-образовательный центр по направлению «нанотехнологии» (НОЦ). Финансируются они, в основном, из средств федерального бюджета. Также мы активно сотрудничаем с Роснано. Как вам известно, это ведомство занимается коммерциализацией научных открытий. По линии Роснано мы проводим обучение сотрудников неких компаний, которых нам рекомендуют. Мы взаимодействуем и с метрологическим центром Роснано. Это подразделение даже собирается открыть у нас свою научную площадку. Их интересует в партнёрстве с нами наше оборудование и наработанный опыт, а нас – возможность привлечения большего числа коммерческих клиентов.

- В рамках федеральных целевых программ Вы и Ваши коллеги разрабатываете какие-либо проекты?

Да, и главный из них – это, конечно, Центр коллективного пользования. Что это такое? Вот представьте, что некоей компании-производителю нанопродукции необходимо провести измерения, чтобы выяснить, насколько их товар соответствует принятым стандартам. Обустроить лабораторию у себя на предприятии – не каждому владельцу по карману. Но предприниматели могут провести исследования у нас в Центре. Либо самостоятельно, либо с помощью наших специалистов. Центр коллективного пользования есть не только в МФТИ. По велению Министерства образования и науки такие подразделения созданы во многих ведущих в области нанотехнологий ВУЗах и НИИ.

- В Центре коллективного пользования обслуживаются только внешние коммерческие заказчики?

Нет, мы и сами проводим в нём собственные исследования, в результате появляются публикации в научной литературе.

- Под исследованиями Вы имеете в виду измерение параметров наноматериалов?

Совершенно верно. Дело в том, что нанометрология — наш «конёк». Приведу такой пример. Допустим, вам нужно измерить расстояние от стены дома до машины. При этом вы используете лазерный дальномер. Если вы измеряете расстояние в несколько сотен метров, то ваши результаты будут точными. Потому что объект измерения очень велик по сравнению с прибором измерения, в данном случае, лазерным пучком. В нанотехнологиях – всё гораздо сложнее, так как размер зонда сопоставим с размером изучаемого объекта. И уменьшить размер прибора физически нельзя. Когда толщина плёнки вещества – всего 10 нанометров, вы её с помощью обычных оптических устройств – лупы, светового микроскопа — не увидите. Здесь нужны сверхчувствительные электронные микроскопы. Ведь и изготовить срез толщиной в 10 нанометров крайне сложно.

- Известно, что вы разрабатываете стандарты для нанопродукции. Расскажите, пожалуйста, об этом подробнее.

Мы выступаем соисполнителями проекта по созданию «стандартных образцов», необходимых, чтобы производители могли откалибровать оборудование, предназначенное для измерения нанообъектов, и проверить правильность собственных методик измерения. Мы выращиваем некую наноструктуру — стандартный образец, который затем проходит метрологическую аттестацию в специализированном институте. Потребитель может этот образец купить и использовать в своих целях. Мы, кстати, являемся ещё и авторами одного из ГОСТов по калибровке оборудования, предназначенного для измерения нанообъектов.

- Насколько важны стандарты для нанопродукции?

Они очень важны для промышленности. Ведь даже небольшая погрешность измерения становится причиной брака продукции – в любой отрасли производства. Не говоря о наноиндустрии! Стандарты нужны и для того, чтобы сделать технологию производства нанообъектов управляемой, то есть, чтобы её можно было перенести в другие условия и на иное оборудование. Например, создали американцы гетеролазер, а вы хотите сделать у себя такой же. Перенесли все параметры, но почему-то ничего не получилось. Значит, американцы измеряли свой объект по другим стандартам.

- Какими проектами Вы и Ваши коллеги ещё занимаетесь?

Разработчики различных устройств постоянно пытаются увеличивать их производительность. Для этого, естественно, приходится увеличивать объём «начинки» приборов. Но так как, согласно требованиями потребителя, устройства должны оставаться компактными, следовательно, для создания «начинки» нужны сверхтонкие материалы. Для их изготовления мы применяем атомно-слоевое осаждение – физико-химический метод создания сверхточных плёнок толщиной до нескольких десятых нанометра. А это – слой толщиной в одну молекулу. Суть атомно-слоевого осаждения – в том, что в специальный бокс помещают подложку, и начинают в определённом порядке закачивать туда различные газы. Они обтекают объект обработки, и, таким образом, он равномерно покрывается сверхтонкими плёнками.
Для ряда технических приборов нужны резисторы, которые запоминают значения постоянно меняющегося напряжения, так называемые «мемристоры». Для их создания также требуются сверхтонкие – толщиной до 10 нанометров – материалы. Мы их также изготавливаем.
Совместно с кафедрой химического факультета мы работаем над созданием биосовместимых материалов. Известно, что, например, титановые штифты, используемые для изготовления зубных имплантантов, не всегда хорошо приживаются в костной ткани. Но если их покрывать тонким слоем диоксида титана, то вероятность отторжения заметно снижается.

Мы также занимаемся изготовлением нанолинеек – для измерения нанообъектов. Как вы понимаете, из металла их не сделать. Основу линеек делают из кремния. И затем методом химического травления наносят деления.

- Какие проблемы встречаются на пути реализации проектов Вашего факультета?

Субъективная проблема: приходится сдавать очень много отчётов. А объективная – в том, что пока Россия продаёт не так много сложной техники, как хотелось бы. Мы только стараемся уйти от сырьевой зависимости. У нас не так много коммерческих заказчиков, готовых вкладывать средства в серьёзные разработки. Но государство в этом направлении работает. У крупных корпораций, созданных с участием государственного капитала, есть программы инновационного развития, в рамках которых компаниям предписано вкладывать в научные разработки и образование. У нас в институте есть целевой приём – под заказ неких коммерческих организаций, но пока это не носит массовый характер. Прикладные проекты в последнее время получают финансирование через гранты, и это нормально – поддерживать прежде всего те исследования, которые имеют наибольшую полезность для общества. А вот фундаментальную науку нужно обязательно финансировать, не думая о конечной прибыли.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.