Вместо парты синхротрон: итоги визита ректора ТГТУ в научный центр РАН г. Черноголовка

Научный центр РАН в г.Черноголовка широко известен своими достижениями в области физики твердого тела, химической физики, химии и биологии. Большинство исследований выполняется в тесной кооперации с международными группами по всему миру. Выполняемые работы далеки от повседневного представления о науке, как о процессе изучения книг и выполнения лабораторных работ с предсказуемым результатом. Работа научного сотрудника сродни профессии сыщика, который разыскивает новые закономерности в природе, и получает новые знания, не существовавшие до него. Нужно ли говорить, сколько интуиции, неформального мышления и квалификации требуется для такой работы. Однако именно эта деятельность закладывает основы профессионализма в любой профессии, включая инженерные специальности, которым обучают в ТГТУ.

Фото 1. Ректор М.Н.Краснянский и проректор Д.Ю.Муромцев около ЯМР спектрометра со сверхпроводящим магнитом, позволяющего осуществлять квантовые вычисления и используемого студентами ТГТУ во время прохождения дипломной практики в Черноголовке. Справа спектры, полученные студентами ТГТУ при исследовании кристаллов кремния, обогащенных магнитным изотопом ²⁹Si, ядра которого хранят квантовую информацию и являются квантовыми битами.

Не секрет, что в лучших университетах мира давно сложилась практика, при которой лекционные и практические занятия «за партой» сведены к минимуму, а образовательные проблемы решаются студентами с помощью лекций, проводимых раз в месяц, где проводится обзорная экскурсия по новым темам. Сам же предмет студенты изучают самостоятельно, и притом в том аспекте, который требуется лично данному студенту для успешной реализации его научной программы. Поэтому основную часть учебы студенты проводят в лаборатории, где под руководством профессоров и постдоков они выполняют не тренировочную, а самую настоящую научную работу. Этот подход в СССР был развит давно и назывался «физтеховским». Студенты физ-теха и МГУ поныне обучаются в НЦЧ РАН г. Черноголовка начиная уже с первого курса. Студенты прикрепляются к научным сотрудникам, с которыми вместе за несколько лет выполняют серьезные исследования, и в качестве отчета по дипломной работе они представляют статьи в престижных международных журналах. Развитие подобной практики в ТГТУ и возможность обучения в лабораториях являются приоритетными целями, поставленными Министерством образования и науки РФ перед государственными университетами. Показатели качества образовательного процесса по большей части зависят от успешности научного процесса.

Фото 2. Электронный просвечивающий микроскоп ультравысокого разрешения. В.И.Ходос объясняет М.Н.Краснянскому и Д.Ю.Муромцеву, какие объекты можно изучать на этом оборудовании. Справа показан результат действия микроскопа – атомная структура спинового переключателя, разрабатываемого при участии кафедры Физики ТГТУ.

В ТГТУ на кафедре физики успешно и стремительно развивается сотрудничество с Институтом проблем химической физики РАН, где в лаборатории профессора РАН Романа Борисовича Моргунова студенты ТГТУ проходят дипломную практику. Основные темы сотрудничества имеют прямое отношение к инженерии коммуникационных электронных и компьютерных систем, основанных на новых физических принципах. Это разработка и создание элементов квантового компьютера (кубит или квантовых бит в кристаллах кремния) и спиновая электроника (спинтроника), которая является основой для создания ячеек магнитной памяти, эффективного и быстрого совершения логических операций, а также для разработки нового поколения сенсоров магнитного поля, используемых в медицине (медицинская спинтроника). Развитие этих направлений во всем мире происходит очень бурно. Можно сказать, что на смену этапа фундаментальной разработки общих принципов квантовых приборов пришел этап воплощения этих принципов в реальные инженерные конструкции. На Фото 2 показано поперечное сечение спинового сенсора, способного «чувствовать» биологические процессы в клетках, мечены ферромагнитными наночастицами.

Фото 3. Рентгеновский фотоэлектронный спектрометр, определяющий электронную структуру материалов и являющийся частью международного проекта Tube

Важной частью научной работы, развиваемой на кафедре Физики ТГТУ, является международное сотрудничество с университетом г. Нанси Франция. В рамках этого сотрудничества достигнута договоренность о получении магистерских дипломов во Франции и прохождении практики в Черноголовке и в Нанси. Студенты ТГТУ А.Аристов и А.Безверхний уже выполняют дипломные работы в Черноголовке, используя те составляющие европейского Мегапроекта, которые важны для международного проекта.

Фото 4. Ректор М.Н.Краснянский в центре, проректор Д.Ю.Муромцев (слева) и профессор кафедры физики ТГТУ Р.Б.Моргунов (справа) в Инновационном центре РАН г. Черноголовка рядом с атомным силовым микроскопом. Справа магнитный микрорельеф магнита и его доменная структура, полученная студентом ТГТУ А.Безверхним с помощью магнитного силового микроскопа.

Низкие температуры (до – 271 °С) и сверхвысокий вакуум (до 10^-10 Па) требуют специальной инфраструктуры, дорогостоящих приборов и обслуживающего персонала очень высокой квалификации. Эти условия в 70-80 – е годы прошлого столетия рассматривались как уникальные, далекие от производства и требуемые для фундаментальной науки. Сегодня – это элементарные требования к любому высокотехнологичному процессу в электронике, а для их выполнения инженер должен владеть очень сильной подготовкой в области физики.

Фото 5. Инновационный цент Российской академии наук в г.Черноголовка и лаборатория профессора Моргунова Р.Б. приглашает студентов ТГТУ к сотрудничеству и выполнению дипломных работ.