«Наука есть не только знание, но и сознание, т.е. умение пользоваться знанием».
Это изречение принадлежит великому историку ХIХ столетия В.О. Ключевскому. Смысл цитаты актуален и сегодня. Что мы знаем о современных ученых, чьи имена известны во всем мире, чья жизнь связана с наукой? Каковы их взгляды на происходящее сегодня в научной сфере и не только? Согласитесь, увы, нам известно не так много. Именно поэтому был рожден проект «Выдающиеся ученые и новые открытия». Этим интервью продолжается цикл материалов, подготовленных в рамках сотрудничества Центра СМИ МГУ и портала «Нанометр». Нашим новым интересным собеседником стал Виктор Юрьевич Тимошенко – профессор кафедры общей физики и молекулярной электроники физического факультета МГУ.
1. Развитие современной науки и техники часто связывают с эпохальными открытиями в области физических наук. Так реализовывался атомный проект, так пришла эра сверхпроводимости, оптики и оптоэлектроники и пр., сейчас, видимо, очень много новых веяний будет связано с эффектами, происходящими на наноуровне материи, молекулярной электроникой, низкоразмерными системами... Считаете ли Вы, что это действительно так?
Логика современной науки заключается в том, что она, как и многие социально-экономические процессы, развивается по спирали. Сначала было стремление узнать как можно больше о строении атома, ядра и элементарных частиц, теперь же наука сделала виток по использованию свойств материи на более крупном уровне, когда ее свойства определяются соединением счетного числа атомов. Такая возможность была предсказана выдающимся ученым, Нобелевским лауреатом по физике Ричардом Фейнманом 50 лет назад. Лично я считаю, что в обозримом будущем прогресс естественных наук действительно будет связан с открытием и использованием свойств наносистем и объектов молекулярной электроники в том числе.
2. Мы знаем, что Вы и Ваши коллеги вот уже не первый год очень успешно занимаются одним из самых, пожалуй, интересных нанообъектов – нанокристаллами кремния. Что это такое? Зачем их нужно изучать и что это может дать с практической точки зрения?
Кристаллический кремний – достаточно хорошо изученный материал; химический элемент кремний (Si) занимает второе место после кислорода по распространенности на Земле. В чистом виде кремний используется в микросхемах, компьютерных процессорах, мобильных телефонах, солнечных батареях и т.п. устройствах микро- и оптоэлектроники.
В нашей работе проводятся исследования, касающиеся свойств нанокристаллов Si, размеры которых составляют 1-10 нанометров. При этом, меняя размеры нанокристаллов, а значит и количество атомов Si, достигается качественно новое состояние вещества. В ходе этих экспериментов над кремнием открылись его удивительные свойства, интересные физикам, химикам и полезные для медиков и биологов.
Так как, кремний нетоксичен, то он может быть введен в живые системы в достаточно больших концентрациях. Это свойство называется биосовместимостью материала. Интересно отметить, что Si находится в том же ряду элементов периодической системы Д.И.Менделеева, что и углерод (С). Существует гипотеза, что на кремнии, как на углероде, может быть также построена жизнь. Кроме того, кремний биодеградируем, то есть химически растворяется в живой системе. Тут необходимо пояснить, что данное свойство зависит от размера частиц и уровня кислотности среды. Если речь идет о наночастицах с размерами 1-10 нм в организме человека, то их растворение может занять от часа до нескольких месяцев. В конечном итоге, нанокремний полностью выводится из организма, что выгодно его отличает от других видов наночастиц.
Сотрудникам кафедры, на которой я работаю, удалось получить биосовметимые формы нанокремния. В кооперации с биологами и медиками были найдены предельные дозы нанокремния, которые не только безвредны для человека, но и могут помочь в лечении различных, в том числе, онкологических заболеваний. В последнем случае эффект основан на световой активации кислорода, который благодаря нанокремнию переходит в химически активное состояние. Такой активированный кислород, называемый синглетным, способен сжигать нежелательные органические образования, что и используется при лечении раковых опухолей. Но применение световой активации нанокремния ограничено, так нельзя всего человека, каждую его клетку, осветить. Рентген, СВЧ и ультразвук – обладают более проникающим излучением и сейчас научная мысль работает над тем, как совместно с ними использовать нанокремний, за этим будущее. Еще одним аспектом применения нанокремния выступает доставка лекарств, в роли «транспорта» используется пористая наночастица кремния, к которой присоединяется нужное медикаментозное вещество и оно доставляется к больным клеткам организма.
Нанокремний способен люминесцировать. Его свечение в видимой области спектра может быть окрашено в разные цвета, имеет характерные времена жизни, что может быть востребовано для создания маркеров, меток, в том числе, в медико-биологической диагностике живых существ. Наглядно это можно представить следующим образом. В организм вводится наночастицы кремния и измеряются характеристики их люминесценции. Если цветовой спектр и времена жизни наночастиц меняются, то это может указывать на определенные заболевания или какие-либо нежелательные процессы в конкретном месте организма.
3. Как Вы оцениваете возможную роль нанотехнологий и их продуктов в жизни нашего общества вот уже сейчас, а также в будущем? Считаете ли Вы, что нанотехнологии – это просто мода или это нормальная, полноценная и очень интеллектуально насыщенная область научных изысканий?
Сейчас это, безусловно, больше мода. Роль нанотехнологий в экономике нашей страны, увы, пока достаточно низка. Чем это вызвано? Одно из главных требований рыночной экономики – конкурентоспособность, которая, в свою очередь, зависит от потребностей людей, но что гораздо важнее, обеспечивается их возможностями. Область нанотехнологий далеко не дешевая и потому пока не массово востребована. Но в перспективе нанотехнологии – один из путей к улучшению качества жизни людей во всем мире и в нашей стране в том числе. Кроме того, для людей, стремящихся к интеллектуально-насыщенной деятельности, область деятельности в сфере нанотехнологий – прекрасный способ реализации их творческого потенциала.
4. Новые области требуют новых знаний, а значит и специалистов совершенно нового уровня и даже с иным менталитетом. Можете ли Вы хотя бы кратко описать психологический и “профессиональный” портрет выпускника физического факультета МГУ (или выпускника ВУЗа вообще), который был бы способен справиться с подобными сложнейшими междисциплинарными научными задачами? Что требуется сейчас для подготовки такого высококлассного специалиста?
Современной науке, как в России, так и за рубежом, нужны специалисты в востребованных областях знаний. Если давать потрет выпускника, то в целом он позитивный. Физический факультет МГУ (как и любой другой) учит, формирует людей, умеющих думать самостоятельно, это, конечно же, грамотные люди, они много знают, в большинстве своем ориентированы на научную деятельность, но часто к концу обучения студенты утомлены учебным планом. Именно последний аспект [учебный план] играет решающую роль в подготовке специалистов высокого класса. Я выступаю за сбалансированный учебный план, где органически соединены глубокие фундаментальные знания и междисциплинарные исследования. Я убежден, что нужен профессионал в своей выбранной области, а не дилетант во всех. Следует помнить, что «нельзя объять необъятное». Студенту физику, конечно, полезна химия, биология, но в рамках общих представлений, так сказать, чтобы закрепить и развить школьные знания. Нельзя перегружать учебный план. Человек учится сам, его нельзя насильно научить, ему можно лишь дать представления, а все что ему нужно и важно для учебы или для будущей работы, он найдет, добудет сам.
5. Какие возможности дает физический факультет МГУ и кафедра общей физики и молекулярной электроники юношам и девушкам для развития своих способностей, для полноценного вовлечения в научные исследования и достижение успеха?
Кафедра предоставляет большие возможности. Научная работа ведется на хороших современных приборах, большая часть из которых сосредоточена в Центре коллективного пользования. Учебные курсы сбалансированы, все полученные знания студенты могут реализовать на практике. При обучении на физическом факультете на втором курсе студенты должны провести небольшое научное исследование, написать и публично защитить курсовую работу. Это позволяет им определиться, хотят ли они в дальнейшем заниматься молекулярной электроникой или им ближе что-то другое. На каждом курсе на нашей кафедре обучается 10-12 человек. Были бы люди, мы их подготовим!
6. Какова роль Научно – образовательного центра МГУ по нанотехнологиям сейчас и какой она, на Ваш взгляд, видится в недалеком будущем в отношении той миссии ведущего ВУЗа, которую МГУ берет на себя?
НОЦ МГУ аккумулировал лучший опыт работы на кафедрах и даже шире, на факультетах университета. Данная структура – это своеобразный независимый «игрок», который, во-первых, использует наработки кафедр и факультетов, во-вторых, дает индикаторы, направляющие развитие последних. Для студентов НОЦ предоставляет дополнительные возможности выбрать именно свое направление в нанотехнологиях и в науке в целом. Выглядит это следующим образом: допустим, студент физфака понимает, что ему интересны нанотехнологические эксперименты в области химии, он обращается в НОЦ, затем выбирает научную группу на кафедре на любом естественнонаучном факультете (химической, биологическом и др.), ему составляется индивидуальный учебный план, он пишет работу на определенную тему и становится специалистом в понравившейся ему области знаний. НОЦ тем самым интегрирует, связывает факультеты и кафедры между собой в учебно-научной деятельности в сфере нанотехнологий.
