Исследования металлов принесли молодому ученому несколько престижных побед

Прошлый год стал для научного сотрудника лаборатории компьютерного конструирования материалов Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН кандидата физико-математических наук Александра Корчуганова поистине урожайным. Сначала он узнал о присуждении ему золотой медали РАН с премией для молодых ученых за победу во всероссийском конкурсе в номинации «Физико-технические проблемы энергетики». Так авторитетное жюри оценило цикл опубликованных работ 30-летнего ученого, в которых исследовалось поведение материалов при радиационном и механическом воздействии.

Следом пришло известие о победе в конкурсе на соискание премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры. В этом состязании учитывались показатели научной деятельности ученого в целом: количество публикаций, участие в проектах и конференциях, преподавательская деятельность, наличие уже достигнутых результатов и наград.

Прошлая осень принесла еще одну добрую весточку: Александр Корчуганов стал лауреатом конкурса СО РАН за работы в области механики, прикладной математики и физики с присуждением премии имени М. А. Лаврентьева.

– Конечно, испытал тогда массу радостных эмоций, – не скрывает удовлетворения обладатель престижной награды. – Эту премию я также получил за цикл работ, но уже по исследованию механического поведения материалов при внешних воздействиях. Когда узнал об этом, не сразу поверил, ведь выиграть столько премий и наград в один год– это невероятно! Начинаешь все больше и больше радоваться тому, что работы, выполненные в соавторстве с коллегами, были так высоко оценены и Российской академией наук, и в Сибирском отделении РАН, и в регионе. Конечно, это вдохновляет на дальнейшую работу и на новые достижения.

Помимо премий признание научного потенциала молодого ученого было уже второй раз отмечено в Российском научном фонде. Проект коллектива молодых ученых под руководством Александра Корчуганова за № 20‑79‑10406 «Механизмы пластической деформации и разрушения многофазных градиентных нанокристаллических материалов» был поддержан летом 2020 года.

Расчет по атомной модели

С самых первых дней работы в институте обладатель красного диплома физфака ТГУ Александр Корчуганов стал заниматься изучением свойств и поведения материалов при внешних воздействиях различного рода на атомном уровне. Как человек, глубоко погруженный в профессиональную среду, Александр ставит ударение на второй слог – атомном уровне. Как и нефтяники говорят о нефти.

Молодой кандидат наук видит актуальность этого направления исследований в том, что все процессы, происходящие в материалах, начинаются именно с атомных перестроек. Так, например, разрыв атомных связей приводит к образованию трещины и последующему разрушению материала при его растяжении. Вот почему столь важно изучать структурные перестройки на таком уровне, как атомный. Для этого ученые используют компьютерное моделирование.

– Мы проводим компьютерные эксперименты, – рассказывает ученый. – Сначала создаем модель материала и процесса, то есть используем некоторые приближения, чтобы описать реальный физический процесс и материал. Упрощая ситуацию, не упускаем главных моментов. В частности, используем метод молекулярной динамики: материал представляется в виде набора атомов, которые как материальные точки взаимодействуют друг с другом по определенному закону – их движение подчиняется второму закону Ньютона. После того как мы задали структуру материала и условия, в которых он находится, уравнения движения атомов в материале решаются непосредственно на компьютере. В результате мы можем проследить во времени, что происходит с каждым атомом моделируемого образца. Анализ поведения этих атомов позволяет выяснить, почему и каким образом, например при растяжении, материал разрушился, деформировался или у него поменялись некоторые свойства. Вот в этом-то и есть основные преимущества компьютерного моделирования в материаловедении.

Подобные исследования ученых ИФПМ носят фундаментальный характер и позволяют понять суть процессов, происходящих в материалах на микроскопическом уровне.

От быта до космоса

Александр Корчуганов занимается также вопросами пластической деформации металлических материалов.

– Как известно, металлы и сплавы широко распространены в различных областях промышленного сектора – от использования в бытовой технике до космических кораблей. Вот почему при разработке новых материалов и улучшении уже имеющихся так необходимо знать и физику, и механику этих материалов и что происходит под действием определенного типа нагрузок, – поясняет исследователь. – Например, для одних приложений важно, чтобы материал был очень прочный, для других – жаростойкий. Чтобы знать, как улучшить свойства материала, необходимо понимать, как он откликается на такого рода воздействия. На решение этих вопросов, в частности, направлены работы по поддержанному гранту РНФ: коллектив ученых выясняет, каким образом особенности строения сплава FeNi с градиентной зеренной структурой помогают ему показывать превосходные механические свойства при нагружении. Вместе с коллегами лаборатории Александр принимает активное участие в изучении радиационной повреждаемости материалов. Эта тема напрямую касается применения материалов в ядерных реакторах. Дело в том, что реакторы нового поколения более технологичны, для них разработана принципиально новая схема получения ядерной энергии, но подходящих материалов, которые бы соответствовали требованиям эксплуатации – высокие температуры, высокие дозы облучения в ядре реактора – нет. Сегодня ученые ИФПМ изучают фундаментальные процессы в материалах, которые происходят при облучении металлов и сплавов, чтобы в конечном счете дать полезные рекомендации по разработке радиационно стойких материалов для атомной энергетики.

По словам Александра Корчуганова, изучение материалов на атомном уровне, как и само материаловедение, было и остается актуальной областью исследования в мировом научном сообществе. Найти свою нишу здесь весьма трудно, поскольку это очень популярное направление исследований.

– Чтобы достичь успехов в этой области, приходится искать новые проблемы в материаловедении и новые способы их решения, выходить на актуальные исследования, которые будут востребованы в мире. Моя работа мне тем и нравится, что она носит творческий характер, когда приходится нестандартно мыслить, критически относиться к своим исследованиям, – рассказывает ученый. – Порой научные открытия появляются не там, где их ожидаешь, и тогда ты вдруг натыкаешься на золотую жилу. Но, перед тем как ты ее найдешь, зачастую приходится перекидать немало пустой породы.

В прошлом году Александр Корчуганов впервые испытал себя в новом качестве – по приглашению коллег из университета пошел в преподаватели. Он хочет таким образом установить связь с более младшим поколением и заняться поиском перспективной молодежи для научной отрасли. На родной кафедре физики металлов физфака ТГУ доцент Корчуганов читает курс физики твердого тела третьекурсникам. Сначала общение проходило в дистанционном формате, а с этого семестра произошла живая встреча молодого преподавателя и студентов-физиков.

– Преподавание – это отдельный от научной работы вид деятельности, но не менее важный, потому что от нашего молодого поколения зависит будущее самой науки. Конечно, помимо передачи знаний, мне хочется взять под свое руководство студентов и аспирантов с тем, чтобы в перспективе, возможно, создать свою научную группу, – не скрывает амбициозных планов Александр. – Со временем приходит очень много идей и появляется более глубокое понимание ­проблем, но физически потянуть все это одному невозможно. Я считаю, что для создания собственного коллектива уже есть хороший задел и возможности: сейчас я руковожу научной группой в проекте РНФ. Это, безусловно, поможет привлечь молодежь в нашу лабораторию и в последующем продолжить работать с ними в новом собственном научном направлении.

Гармония физики и лирики

Прошлый год принес молодому ученому знаковые победы и достижения не только в научной деятельности. Уже во второй раз щедрый аист принес супругам Корчугановым еще одну дочку – малышку назвали Варварой. И пока она больше нуждается в маминой любви и заботе, отец взял на себя научное воспитание старшей Алисы. Шестилетняя девчушка с увлечением интересуется работой папы. Юный исследователь уже знает, что все ее игрушки и куклы состоят из атомов.

Александр не скрывает, что хотел бы видеть своих детей в науке или в образовании, но только если дочерям это будет интересно. Он с благодарностью отзывается о своих родителях – инженерах-геологах, которые поддержали его в подростковом возрасте, заметив тягу своего первенца к точным наукам. Физика, геометрия, черчение были его любимыми предметами. В школе он также увлекался шахматами, имея спортивный разряд, а в университете переключился на творчество, самостоятельно обучившись игре на бас-гитаре. Вместе с сокурсниками даже создали свою рок-группу. Одним словом, физики без лирики никак не обошлись.

Сегодня для поддержания хорошей физической формы и духа молодой ученый чередует в зависимости от сезона различные спортивные занятия: коньки, лыжи, плавание.

Александр отмечает, что на покорение новых вершин его вдохновляют супруга и дети. Его во всем поддерживает жена Дарья, встреча с которой произошла в университете. Историк по образованию, она нередко выезжала в археологические экспедиции. Вот ведь как бывает в жизни: жена занимается исследованием древности, погружаясь в глубь веков, а ее муж устремлен в микромиры.

Автор: Татьяна Абрамова