Scienty

Какие знания получают студенты на факультете наук о материалах? В чем уникальность этого факультета, почему его называют первым междисциплинарным? Какие материалы исследуются и разрабатываются там? Почему актуальность этой области возросла в наши дни? Ответы на эти вопросы дает Алексей Викторович Лукашин, член-корреспондент РАН и и.о. декана факультета наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова.

— Ваш факультет, существующий уже 34 года, стал одним из первых, кто внедрил междисциплинарный подход к образованию. Почему вы, серебряный медалист из Брянска, когда-то решили поступать не просто в МГУ, а именно на факультет наук о материалах?

— Иногда я сам размышляю о том, как все сложилось. В те годы ситуация была значительно сложнее, чем сегодня: интернета не было, а доступ к информации затруднен. Тем не менее, существовали журналы. В одном из номеров журнала «Химия и жизнь» была напечатана небольшая статья, посвященная недавно созданному в 1991 году факультету, в которой описывались принципы, которые Юрий Дмитриевич Третьяков стремился заложить при его основании. Меня привлекли идеи, представленные в этой статье: факультет задумывался как междисциплинарный, где химия, физика, математика и механика изучаются в равной степени. Тогда мне было непросто определиться, что мне ближе – химия или физика, а, возможно, математика.

— Ю.Д. Третьяков, основатель факультета, является важной личностью для студентов, аспирантов и сотрудников. Что представлял собой этот человек, какой он был ученый?

— Благодаря стечению обстоятельств я оказался в его лаборатории на первом курсе. Стоит отметить, что система распределения студентов по лабораториям у нас весьма своеобразна: первокурсники практически сразу должны определить свою принадлежность к какой-либо научной лаборатории. Научная деятельность начинается уже с первого курса. Юрий Дмитриевич проводил с каждым собеседование, выяснял их интересы и оценивал потенциал. Мне предложили присоединиться к его лаборатории. Он был человеком сложной натуры, но при этом отличался целеустремленностью и, можно сказать, междисциплинарностью, поскольку лаборатория охватывала множество направлений, позволяя выбрать сферу деятельности по вкусу. Я справедливо считаю его своим учителем, поскольку он оказал огромное влияние как на мою жизнь, так и на мою научную карьеру, продемонстрировав необходимость полного самопогружения в научную работу.

— Обладая степенью доктора химических наук, я, несомненно, специализируюсь в этой области, но я по-прежнему рассматриваю себя как исследователя, работающего на стыке различных дисциплин?

— В России пока не сформированы междисциплинарные специальности. Не существует специалиста, получившего звание «доктора всех наук». В связи с этим, многие исследователи, работающие на пересечении различных научных областей, тяготеют к какой-то конкретной дисциплине. Научные специальности, определяемые Высшей аттестационной комиссией, требуют выбора узкой специализации. Я скорее химик, чем физик или математик. Однако, над теми работами, которые мне довелось выполнять, всегда был междисциплинарный характер. Сначала это были наноматериалы, наносистемы и частицы металлов в слоистых двойных гидроксидах. Затем – мембранные материалы. Синтез и исследование всего этого невозможны без знаний физики и механики, которым я был обучен на факультете наук о материалах. Таким образом, междисциплинарный подход присутствует как на факультете, так и в наших научных исследованиях.

— Рассмотрим текущую жизнь факультета: какие процессы в ней происходят, чем он наполнен, какие занятия ведут студенты?

— Мы стремимся поддерживать традиции факультета, заложенные Юрием Дмитриевичем при его создании. Как уже отмечалось, приоритетное внимание уделяется научной студенческой работе, которая начинается с первого курса. Это включает в себя регулярные научные конференции, проводимые в конце каждого семестра после завершения экзаменационной сессии, где студенты представляют результаты своих исследований.

— После основной сессии студенты сдают еще и научную сессию? И когда же у них будет возможность отдохнуть?

— Им это действительно импонирует. Я сам был частью этой структуры и знаю, что научная деятельность сочетает в себе трудовые обязанности и возможность для духовного обогащения. Следующий основополагающий принцип, реализуемый на факультете, – это практика. Ранее это были зарубежные стажировки, однако в настоящее время, в связи с изменившимися условиями, мы переориентировали акцент на ведущие российские научные центры и институты РАН. Подобные практики также весьма полезны для молодых исследователей, поскольку позволяют увидеть, как организована научная работа в других учреждениях, ознакомиться с различными методами и подходами, что является важным аспектом. Безусловно, на факультете реализуются и другие направления деятельности: студенты с энтузиазмом занимаются спортом, факультет наук и материалов уже третий год подряд занимает первое место среди небольших факультетов МГУ в спартакиаде. Проводятся разнообразные соревнования и игры. Например, мы организуем интеллектуальную игру «Что? Где? Когда?», в которой участвуют не только наши студенты, но и представители других факультетов. У нас существует давняя традиция, уходящая корнями во времена Юрия Дмитриевича: в конце апреля факультет отправляется за город, где проходят спортивные соревнования. Все это способствует формированию чувства единого коллектива. А о результативности этих мероприятий свидетельствует тот факт, что многие студенты при защите своих бакалаврских и магистерских работ демонстрируют значительное количество научных публикаций, достаточных для защиты кандидатской диссертации. Мы занимаем передовые позиции среди других факультетов МГУ по количеству публикаций на одного студента.

— Что такое научная сессия? Конечно, я был там, слушал доклады — о чем говорят студенты?

— Речь идет о полноценной конференции, на которой каждый студент выступает с десятиминутным докладом, посвященным работе, выполненной в течение семестра. В частности, это могут быть разработки новых мембранных материалов. Причем речь идет о материалах, которые на практике востребованы в современной промышленности, поскольку существует дефицит зарубежных технологий.

— Что представляют собой мембранные материалы и какова их функция?

— Это могут быть полимерные или неорганические мембраны, такие как тонкие пленки, которые демонстрируют избирательную проницаемость для определенных газов или жидкостей. Ярким примером служат мембранные системы, применяемые для разделения сопутствующих нефтяных газов. Всем знакомы и, вероятно, приходилось видеть изображения нефтяных вышек, где горят факелы. Там сжигаются газы, сопровождающие добычу нефти, и поэтому они получили такое название. Вопрос заключается в том, почему эти газы сжигают и почему их нельзя задействовать. Причина в том, что они содержат различные соединения серы, большое количество примесей воды и тяжелые фракции. Если подать их в трубопровод, то со временем он засорится серой и тяжелыми фракциями, и транспортировка газа станет невозможной. Очистка такого газа, отделение легких фракций от тяжелых, представляет собой серьезную задачу. Вместо сжигания можно организовать процесс, в результате которого легкие фракции будут использоваться для подачи потребителям в качестве природного газа. В то же время, функционирование нефтяных вышек требует потребления энергии. Если они расположены в удаленных районах, дизельное топливо обычно доставляется вертолетами, несмотря на то, что на них добывают нефть, — что кажется парадоксальным. Мембранные технологии позволяют извлекать газ и преобразовывать тяжелые фракции в электроэнергию, которая затем питает нефтедобывающие объекты, заменяя факельное сжигание. Это самый простой пример преимущества использования мембран, но существуют и другие области их применения.

— Я руковожу факультетом материаловедения. Обсуждается ли здесь разработка новых материалов?

— Было ли принято решение о создании факультета именно в тот момент?

— Это произошло позднее. После Чернобыльской аварии 1986 года академик Валерий Алексеевич Легасов, член комиссии по ликвидации ее последствий, подготовил для правительства доклад, в котором указывал на отсутствие в СССР специалистов в области материаловедения, способных решать возникающие задачи, связанные с новыми материалами. В тот период требовались так называемые «жертвенные материалы» для строительства саркофага и другие нужды. Вскоре было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости. Юрий Дмитриевич занимался исследованиями в этой области. Стало очевидно, что химико-технологическое образование в технических вузах или химическое образование в классических университетах, предоставляемое советской системой, не дает возможности работать с современными материалами. Для разработки сверхпроводников необходимы глубокие знания как физики, так и химии. Первоначально была создана специализированная группа № 12 на химическом факультете, осуществлявшая подготовку кадров по направлению «материаловедение». Однако со временем выяснилось, что учебную программу химического факультета невозможно переработать таким образом, чтобы обеспечить достаточный уровень преподавания физики, математики и механики, сопоставимый с уровнем преподавания химии. Тогда, по инициативе Ю.Д. Третьякова и при активной поддержке Виктора Антоновича Садовничего, тогда первого проректора МГУ, возникла идея о создании факультета наук о материалах, который бы изучал не традиционные конструкционные материалы, как это делается в технических вузах, а функциональные материалы. С тех пор этот факультет и продолжает свою деятельность.

— Что это за материалы?

— В настоящее время существует широкий спектр различных типов материалов. Речь идёт о материалах, разработанных для конкретных целей: микроэлектроники, сенсорных систем, мембран, солнечной энергетики и дисплеев, например OLED-технологии и светоизлучающие устройства. Это широкий спектр материалов, которые мы видим в повседневной жизни и которые не являются несущими конструкциями. Именно этими материалами и специализируется данный факультет.

— Можете ли вы выделить особо заметные и новаторские работы, которые заслуживают внимания?

— В настоящее время мы переживаем сложный период. Получение западных технологий представляет для нас значительные трудности. Введение санкций против России привело к тому, что материалы, в частности мембраны, оказались под санкциями в первую очередь, поскольку без них невозможны ни современная химическая, ни нефтеперерабатывающая промышленность. Мы откликнулись на просьбы крупных российских компаний, испытывающих потребность в этих материалах, и начали оказывать им поддержку, искать альтернативные варианты. Затем приступили к разработке материалов, способных не только заменить импортные, но и превосходить их по своим свойствам. Это и есть импортозамещение. Для нас это не просто избитый термин, а реальная работа. В рамках этого направления мы взаимодействуем с «Норникелем», «Роснефтью» и «Росатомом». Для студентов это отличная возможность получить практические знания, поскольку они видят, как такие материалы применяются в реальных промышленных условиях. Это мембранные установки, создаваемые при поддержке технологических компаний и подвергающиеся испытаниям. Также следует упомянуть материалы для солнечной энергетики, светоизлучающие материалы для OLED-дисплеями, сенсорными материалами. Эти материалы пользуются высоким спросом не только в образовательной сфере, как модельные объекты, но и благодаря их практическому применению, что особенно важно для студентов. Вероятно, именно возможность работы с реальными материалами объясняет тот факт, что большинство наших выпускников впоследствии трудоустраиваются по специальности, чем мы очень гордимся – в научных организациях и крупных компаниях, занимающихся разработкой и технологиями материалов.

— Я окончил МГУ в период значительных перемен. Перестройка ознаменовалась оттоком молодых специалистов из научной сферы. Безусловно, я также испытывал соблазн сменить сферу деятельности, получить предложения о работе в коммерческом секторе или переехать за границу, однако я принял решение остаться в МГУ, и с тех пор не покидал его. Что послужило причиной такого выбора?

— Более половины студентов курса выехали за границу. Даже в те непростые времена немногие переходили в коммерческий сектор, поскольку Юрий Дмитриевич сумел вдохновить их любовью к науке. Они уезжали в западные университеты, но не в коммерческие компании. Это было позитивно, однако, негативным фактором было то, что они покидали страну.

— Вам предлагали уехать?

— Конечно, это бывало. И до сих пор поступают предложения. Ранее они исходили из западных стран, теперь – из Китая. Такие предложения регулярно приходят. Я всегда относился к ним негативно, поскольку осознавал, что здесь мы вложили много сил, это наш родной дом. Ни у меня, ни у моей супруги не возникало желания переехать на работу за границу. Да, были трудности, но такого желания не было.

В настоящее время мы уделяем особое внимание организации учебного процесса с целью демонстрации востребованности наших выпускников на российском рынке труда. Для этого привлекаем компании, которые могли бы стать их потенциальными работодателями. Необходимо, чтобы выпускники осознавали свою ценность и востребованность именно в России, а не за рубежом.

— Удаётся ли вам находить время для научной деятельности, или административные обязанности занимают всё ваше время?

— В настоящее время административная работа значительно возросла, и времени на научную деятельность остается меньше, чем хотелось бы. Заниматься наукой иногда становится непозволительной роскошью. Тем не менее, я стараюсь находить возможность для этого. Вы, вероятно, уже знаете о моей заинтересованности в мембранах – это сейчас ключевое направление моей научной работы. Научную группу мы ведем совместно с Андреем Анатольевичем Елисеевым, который является моим учеником и учеником Юрия Дмитриевича Третьякова, на три года младше меня и также продолжает работать на факультете. Это направление имеет большое значение и с практической точки зрения, поскольку мембранные материалы одними из первых оказались под санкциями. В настоящее время в России наблюдается сложная ситуация с мембранами как в промышленности, так и в медицине, а также в быту. Мы работаем над созданием мембран для разделения нефтяных газов, для нефтепереработки, каталитически активных мембран, палладиевых мембран для очистки водорода, а также мембран для очистки воды. Кроме того, как ученого, меня интересуют нанокомпозиты на основе различных пористых структур. Мы получаем их путем внедрения определенных соединений в пористую основу, проведения химической модификации и формирования частиц непосредственно в порах. При этом пористая матрица изолирует наночастицы друг от друга, предотвращая их агрегацию – они не слипаются и сохраняют наноразмер, будучи защищенными от внешних воздействий. Это могут быть, например, магнитные частицы для устройств записи информации. Это могут быть полупроводниковые наночастицы в пористых матрицах, предназначенные для фоточувствительных или люминесцентных светоизлучающих систем. Также это могут быть чувствительные частицы для различных детекторов и сенсоров. Наноматериалы и нанокомпозиты – еще одно направление моей деятельности, которому были посвящены мои кандидатская и докторская диссертации.

— Каковы ваши научные планы? Какие задачи вы ставите перед собой в научной деятельности?

— Здесь представлено множество различных идей и стремлений. Было бы полезно увидеть больше примеров собственных разработок, которые уже нашли практическое применение. Они, безусловно, применяются, однако хотелось бы расширить сферу их использования. По моему мнению, любой исследователь испытывает удовлетворение от востребованности своих разработок. Осознание того, что они необходимы людям и стране, оказывает вдохновляющее влияние и стимулирует к научной деятельности. В этой области, безусловно, есть куда расти. Необходимо создавать новые типы мембран — асимметричные мембраны, мембраны для катализа. Желательно не только разрабатывать аналоги уже существующих материалов, используемых за рубежом, но и получать материалы с улучшенными характеристиками, превосходящими известные аналоги. Именно над этим мы сейчас в первую очередь работаем. Нужны материалы, которые позволили бы значительно повысить эффективность различных мембранных процессов, уменьшить габариты оборудования до очень компактных размеров, чтобы это была не только стационарная, но и мобильная установка, которую можно переносить в места, где она требуется. Такие установки востребованы не только в нефтеперерабатывающей промышленности, но и, к примеру, для очистки воды. Сейчас существует серьезная проблема с водоснабжением на новых территориях России, и мы это понимаем, поэтому работы, направленные на очистку воды, также имеют большое значение.

— Вам помогает в работе искусственный интеллект?

— Я не имею непосредственного отношения к этому направлению деятельности. Известно, что в материаловедении искусственный интеллект находит практическое применение. Так, например, существует актуальная проблема разрушения лопаток в авиационных и газовых турбинах, используемых для производства электроэнергии. Эта проблема чрезвычайно важна, поскольку обломок лопатки может привести к полному разрушению турбины. Необходим своевременный контроль, диагностика и замена лопаток, чтобы предотвратить аварии. Искусственный интеллект позволяет анализировать накопленные данные и выявлять дефекты, что значительно повышает точность прогнозирования возможных разрушений по сравнению с традиционными методами. ИИ эффективен в работе с большими объемами данных и их анализе для прогнозирования характеристик материалов, выступая в качестве помощника, но не заменителя человека.

— За что вы любите ваш факультет?

— Прежде всего, это наш коллектив. Факультет формируется людьми, которые в нем работают. У нас сложился молодой и сплоченный коллектив, который не только позволяет ставить перед собой амбициозные цели, но и успешно их достигать. Это команда, готовая всегда оказать поддержку. Не менее важны наши студенты, без которых факультет немыслим, ведь они не просто находятся под нашей опекой, но и являются нашими коллегами, с которыми мы совместно работаем в лабораториях и занимаемся научной деятельностью. Благодаря недостатку опыта, студенты часто выдвигают весьма смелые идеи, которые не пришли бы в голову более опытным ученым, которые, возможно, побоялись бы озвучить подобные предложения. Сочетание молодости и опыта – вот что определяет развитие факультета и способствует его успешной деятельности.