Направляясь в лабораторию роста кристаллов, укрытую от посторонних глаз на «подземном» этаже одного из корпусов Восточноукраинского национального университета имени Владимира Даля, чувствуешь себя героем шпионской саги: спуск в подвальное помещение, холодный свет, озаряющий коридоры… Засекреченный объект, не иначе. На деле все оказывается прозаичнее: лаборатория относится к открытой несколько лет назад кафедре микро- и наноэлектроники. Но именно здесь выращиваются те самые наноматериалы, за которыми с начала века прочно закрепилось звание главных героев грядущей научной революции.
Руководит лабораторией Геннадий Кожемякин, ученый с мировым именем - доктор технических наук, член Нью-йоркской академии наук, американского химического общества, главный член американского института ультразвука в медицине, визитинг-профессор Института электроники университета Шизуока и Космического института Японии, удостаивавшийся звания «Человек 2003 года» среди иностранных ученых США, «Международный инженер 2010 года» согласно номинации Международного биографического центра Кембриджа. И – заведующий кафедрой микро- и наноэлектроники ВНУ им. В. Даля.
Но даже все это не освобождает Геннадия Николаевича от необходимости переобуваться: «Вход в сменной обуви» – предупреждает табличка на дверях лаборатории. Когда идет процесс роста кристаллов, мельчайшая пылинка может все испортить.
За 25 лет в науке Геннадий Кожемякин вырастил уже более тысячи искусственных кристаллов различных форм и размеров, большая часть из которых родилась именно здесь. Лаборатория, к сожалению, похвастать сверхсовременным оборудованием (электронным микроскопом, например) не может.
Аппарат, уникальный в своем роде, Геннадий Николаевич «придумал» сам, а остальное оборудование разрабатывалось совместно с коллегами и аспирантами. В итоге усилия привели к созданию одной из всего нескольких на весь бывший СССР действующих лабораторий по выращиванию кристаллов. При этом единственной, в которой выращиваются монокристаллы висмут-сурьма, предназначенные для квантовых компьютеров.
Технология производства далекому от физики человеку скажет очень мало. Но, в то же время, есть и психологическая, даже творческая сторона. Геннадий Николаевич рассказывает, что вырастить кристалл – практически то же, что вырастить ребенка: нужны опека, забота, присмотр и исправление ошибок «воспитания»… Разумеется, нельзя браться за работу в скверном настроении, отвлекаться, суетиться. Вдобавок холерикам и педантам работа с кристаллами противопоказана – ничего не выйдет. И еще одно правило: нельзя «отдавать» растить свой кристалл кому-нибудь другому. «Где вы видели, чтобы маленькие дети слушали кого-то, кроме своих родителей?».
И вот итог: Геннадий Николаевич достает из стеклянного шкафа сверток, разворачивает его: в руках металлически блестит увесистый конус кристалла. «Это висмут. Для технологий будущего он – ценнее драгоценных металлов».
- Геннадий Николаевич, как вы начали заниматься наукой?
- На третьем курсе Машинститута под руководством Тимофея Васильевича Слободянюка, занялся студенческой наукой, понравилась научная деятельность. С ним же проводили исследования по влиянию ультразвука на технологию обработки стекла. Наука нравилась, но была и еще одна причина: по окончании института у молодого специалиста была одна дорога – инженером на завод. Всю жизнь: «любимая проходная», вычисления, расчеты и рационализаторские предложения во благо советской промышленности. Потом – на пенсию. Такой вариант мне категорически не нравился. Поэтому дальше была аспирантура в Москве, освоение различных научных дисциплин и направлений, и четкая цель: заниматься наукой всю жизнь.
- Нанотехнологии - это действительно огромный прорыв, революция?
- Нанотехнологии открывают перед человечеством фантастические перспективы: квантовые, а не жидкокристаллические мониторы, мощнейшие компьютеры, обрабатывающие информацию в сотни миллионов и миллиарды раз быстрее ныне существующих, автомобили и мобильные телефоны на солнечных батареях. И в основе всего этого будут кристаллы кремния, германия, висмута и их сплавов, свойства которых сегодня изучаются в нашей лаборатории, в США, Японии и других странах. Во многих странах нанотехнологии уже используются. Причем, в самых разных целях. Например, покрывают стекла специальным составом, и грязь не прилипает – такая защита.
- Правдиво ли утверждение, что мы опаздываем в техническом плане по отношению к Западу на 10-15 лет?..
- Я бы не сказал, что опаздываем. Дело в другом. В мире принято использовать результаты научного труда в промышленности. У нас иначе: мы разрабатываем, делаем, но итоги исследований никто не использует, никому это не надо. В 2011 году я был в Германии на конференции и узнал, что там, в 2009-м, во время финансового кризиса, правительство выделило 15 миллиардов евро на науку. Кризис кончится, и нужно будет продавать результаты разработок, поэтому наука постоянно поддерживается.
А отстаем, не отстаем… Что-то сделали, что-то новое мы получили. Но это интерес сугубо научный, нет промышленного – результаты не востребованы. В России интерес есть, выделяются средства, строятся наукограды (тот же Сколково), есть стабильное финансирование. Материалы, с которыми мы работаем, стоят очень дорого – от тысячи долларов.
- Было ли время, когда вы хотели бросить науку?
- Во времена перестройки я уходил из института, но не для того чтобы бросить, а наоборот, чтобы сохранить коллектив. Мы организовали свое предприятие. Разработали совершенно новый прибор, устраняющий сонливость у водителей. Он легче японского в три раза. В нем два термоэлектрических холодильника, которые охлаждают терморецепторы головы человека. Эти два легких холодильника возбуждают нервную систему, и глаза у засыпающего водителя открываются. Кстати, два года назад мы обнаружили, что термоэлектрический материал в этих микрохолодильниках – нанокристаллический, и был создан 25 лет назад московским ученым Р.С. Ерофеевым.
Мы разработали наш прибор совместно с НИИ гигиены труда Нижнего Новгорода. Необходимая вещь, особенно в Японии, Якутии, Сибири. Там огромный рынок сбыта: множество аварий происходит из-за того, что водители засыпают за рулем.
И вот для того чтобы сохранить коллектив, мы ушли из института. Но скоро налоги увеличили, и честно заниматься предпринимательством стало невозможно. Я вернулся назад, на кафедру. В общей сложности «болтался» 5 лет – с 1991 по 1996 гг. Потом, через 2 года, уехал в Японию. Там заработал денег и вложил их в аппаратуру, которая сейчас находится в лаборатории.
- Отличаются ли принципы работы в Японии от существующих в СНГ?
- Во-первых, там меньше нагрузка на преподавателя. Во-вторых, на науку дают деньги. А в-третьих, очень ценят тех, кто создает что-то новое, высказывает реальные идеи. Так – во многих странах.
- А что касается уровня самих ученых?
- Трудно сказать, потому что я получил самое лучшее образование в Советском союзе – в Институте металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова в Москве, в аспирантуре. Уровень подготовки там, в 70-х годах прошлого века был одним из самых высоких в мире. Недаром коллективу лаборатории полупроводниковых материалов (ИМЕТ), под руководством моего учителя, профессора В.С. Земскова, и лаборатории роста кристаллов Массачусетского института технологии США доверили первые эксперименты по росту кристаллов в космосе по программе «Союз-Аполлон» в 1975 г. Там у нас был передовой край науки.
Росту кристаллов меня обучила моя «научная мама» А.Д. Белая – ученый с уникальными знаниями и опытом выращивания монокристаллов.
А в Японии я работал со средними по их меркам учеными, и мне показалось, что они в фундаментальной подготовке, особенно в физике, очень слабы. Поэтому они и приглашают иностранных специалистов, делают науку в основном за счет приглашенных людей.
- Есть ли перспективы развития отрасли нанотехнологий на Украине?
- Могу сказать о России. В Сколково строят завод, это большой российский венчурный центр. Многие университеты по стране снабжены великолепным оборудованием. Например, Московский институт стали и сплавов: в нем есть наноцентр, несколько японских микроскопов, государство выделило им около $20 миллионов на каждый. В университете в Белгороде – похожая ситуация: 3 уникальных микроскопа, там мы проводим совместные исследования по наноматериалам.
Кроме оборудования, нужны еще государственный интерес и государственный же заказ. Пока же то, что мы здесь делаем, – скорее на мифическом уровне; просто непонятно, для чего мы это делаем. Нужно целенаправленное развитие, чтобы использовать и продавать результаты исследований.
Если сейчас растить монокристаллы, собирать кремний… Кремний диаметром 300 мм сейчас стоит $4 тысячи за килограмм, и с одного грамма можно получать на $500 наноматериала. Что касается портативности, в кармане можно перевести столько же материала, сколько «обычного» помещается в контейнере.
- Открытие кафедры в ВУЗе как-то повлияло на вашу работу?
- Да, кафедру открыли, но это очень сложная наука… Для того чтобы работать, нужны знания, но даже если они есть, страна пока не обращает внимания на нас. Может быть, завтра обратит.
- Наноэлектроника – очень молодая наука. Откуда в ней теория?
- Теории никакой нет, есть только предположения. Многие положения традиционной физики там не работают. Почему – пока еще никто не знает. Считается, что когда размеры ближе к нанометрам, на поверхности остается больше атомов с разорванными связями, поэтому существенно меняются свойства.
Наноэлектроника как наука родилась еще в 1970-ые годы. Сейчас мы работаем над одной из главных задач – созданием термодинамического теплового насоса, способного с низким потреблением электроэнергии отапливать помещение.
- Вы говорили, что еще в молодости меняли направление научной деятельности…
- По первому образованию я инженер-механик, потом еще получил диплом технолога, работал на кафедре физики. Чтобы заниматься этими проблемами нанотехнологии нужно хорошо знать физику, химию, также помогает инженерная деятельность. Для большинства оборудования пришлось самому делать чертежи. Все наноустановки мы тоже делали сами, разрабатывали.
- Как финансируется ваша работа?
- Мы получаем деньги по проектам, но их хватает только на зарплату одного аспиранта. На материалы финансов не дают. Вообще, как можно заниматься наукой без оборудования? Нет материала, а что я могу без него сделать? Запасы, которые можно было сделать, я сделал еще при Советском Союзе. Зарплата у молодых ученых низкая. Нужно содержать семью, покупать квартиру… А куда-то ехать многие мои студенты, например, не хотят, хотя часто приходят приглашения.
- Почему?
- У нас сейчас обучаются девушки, им сложнее. Если куда-то ехать работать, там нужно оставаться насовсем.
- С чем связано сегодняшнее пессимистическое отношение к науке?
- Тем, кто имеет миллиарды, в нашей стране просто все это неинтересно, не нужно.
А вообще, процесс обогащения в микро- и наноэлектронике неостановим. Выпускаются iPhone, сейчас Apple пошли по пути капитализации, как Microsoft, потому что выпускают свою, новую, практически уникальную продукцию, и поэтому стали ведущей компанией в мире. Благодаря развитию.
А мы не хотим этого делать. Наши металлургические заводы – они сейчас продаются по бросовым ценам, там отсталые технологии, как и на химических предприятиях… Все это давно устарело, оно неконкурентоспособно. Поэтому и молодежь, видя, что происходит, настроена так – go away - уехать прочь!
- Но ваши аспиранты не хотят уезжать?
- Девочки не хотят, им сложно… Несколько лет назад я устроил парня в аспирантуру в США, он там остался. Им часто требуются хорошие, умные ребята. Кто-то хочет, кто-то не хочет ехать. Был бы я молодым – может быть, уехал бы, чтобы заниматься наукой.
Но меня интересует другая цель. Я должен сделать свою работу. А там мне никто не даст ее сделать.
- А тут она еще продолжается?
– Конечно. Главное, чтобы никто не мешал. Здесь просто никто не знает, чем я занимаюсь. Пришел и работаю. Есть только один путь - просто работать. Когда я еще учился в аспирантуре, начал работать по 16 часов в сутки. Так и продолжаю.
- Вы сотрудничаете с коллегами из других городов, стран?
- Да, с харьковским Институтом монокристаллов, киевским Институтом физики полупроводников, Институтом электросварки им. О.Е. Патона… В основном, с академическими институтами.
- Как долго растет один кристалл?
- Когда проходим со студентами эту тему, учу их, что совершенный кристалл должен «произойти» за сутки… Кстати, студенты нашей специальности обучаются в «Школе роста кристаллов», но с одним условием: не иметь ни одного пропуска занятий в предыдущем семестре. Первые 9 студентов уже накопили интересный материал, который мы опубликовали.
- Сколько примерно стоит один кристалл?
- Диапазон очень большой. Зависит от качества, технологии выращивания. От оборудования, на котором он изготовлен – например, на американских установках получаются интересные эффекты. А технологии разрабатывали в Москве еще до меня 16 лет, и потом еще 20 – со мной.
- Какая перспектива применения этих наноматериалов? Квантовые компьютеры? И насколько они будут лучше нынешних?
- В миллиарды раз. Но его еще нужно создать, а это под силу только развитым странам. Соединенные Штаты, Канада начали еще в 2006 году. Вообще, наноматериал можно получать другими способами, гораздо быстрее, чем растить.
Беседовал Андрей Аношин, v-variant.lg.ua
