Научные поиски талантливого томича

Одна из особенностей науки в том, что у многих интересных и перспективных научных разработок очень часто юное лицо. Возможно, у молодых ученых еще нет интуиции и большого опыта (дело это наживное), но есть энергия, жажда поиска и амбициозные цели. Все это вместе плюс настойчивость и терпение дают многообещающий результат.

И все-таки она скользкая!

Не так давно материаловеды ТГУ разработали новый способ получения самосмазывающейся керамики с повышенной твердостью и аномально низким коэффициентом трения. Это технология синтеза отечественного аналога «скользкой» керамики. В полученных образцах 97% соединения AlMgB14 и 3% примесей, твердость полученного сплава – 32 гигапаскаля, что не хуже, чем у лучших зарубежных аналогов. Применение полученного материала имеет огромное значение везде, где необходимо снизить издержки трения: этот материал поможет сделать менее шумной и более долговечной работу приборов и механизмов в массе отраслей производства: от бурения подземных недр до аэрокосмической техники.

Инициатор проекта – заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ кандидат технических наук Илья Жуков.

Есть классические истории, когда ученые что-либо открывают, делая это первыми, идя по непроторенной дорожке, но есть случаи, когда исследователи, по сути фантазеры с детскими глазами, смотрят на некий объект с интересными свойствами, видят его по-другому, предлагая свои гипотезы и отработку их правильности.

О работе с керамикой молодой человек говорит скромно: «Это простая история». На одном из совещаний с представителями ВПК было озвучено, что некоторые соединения перспективны, но их никто не делает, а они были бы важны в определенных узлах различных изделий.

– На мой взгляд, ничего в этом сложного не было. Попробовали, предложили новые методы. Получилось лучше, дешевле, чем зарубежные аналоги. Первые в мире, вторые в Сибири, – шутит, широко улыбаясь, Илья Жуков.

Но если по сути, то была выполнена сложнейшая исследовательская работа, имеющая огромные перспективы.

Подшипники – слабое звено любого устройства: они быстро изнашиваются, и тогда весь механизм выходит из строя. Но если использовать «скользкую» керамику, то подшипник будет работать чуть ли не вечно – выдерживать большие нагрузки, повышенные обороты вала и не требовать смазки. В жанре фантастики это звучало бы как победа над трением.

Керамика для таких подшипников делается на основе порошков алюминия, магния и бора (AlMgB14). Материал был известен и до томичей – результаты его испытаний несколько лет назад были опубликованы за рубежом. Они были очень многообещающими: керамика обладала высокой твердостью (32 гигапаскаля, это треть от эталонного алмаза) и при этом сверхнизким коэффициентом трения (до 0,02), то есть сама по себе была «скользкой». Но процесс получения «скользкой» керамики весьма дорог и трудоемок.

– Самый простой подход – взять по отдельности все компоненты: по одной части алюминия и магния, 14 частей бора и смешать, – поясняет ученый. – Чем мельче, тем лучше, и чем чище, тем лучше. Но чистый мелкодисперсный порошковый алюминий стоит очень дорого, купить его трудно. С порошковым магнием тоже непросто – он возгорается на воздухе, то есть с ним работать тяжело из-за большой взрывоопасности. Чистый бор сам по себе дорогой: стоимость одного килограмма – от 50 тысяч рублей, а на исследованиях он просто улетает.

Талант – парадоксов друг

И томские материаловеды предложили оригинальный способ, удивительный в своей простоте.

– Мы придумали, что алюминий и магний можно сплавить (слитками они стоят недорого), а уже потом механически размолоть в защитной атмосфере (в аргоне – чтобы кислорода не было). Присыпать бором и далее для формирования материала использовать классические методы порошковой металлургии – прессование, спекание и так далее.

– Успех томичей был высоко оценен. Ведущие журналы по материаловедению – Materials Today Communication и Ceramics International, – говорит Илья Жуков, демонстрируя один из них, – с удовольствием приняли статьи о данных исследованиях, потому что никто таких подходов раньше не использовал. Надо еще учесть и повышенный уровень требований к качеству работы у зарубежных изданий.

В настоящее время разработка томичей из разряда фундаментальных исследований перешла в практическую плоскость.

Есть к керамической теме интерес у кораблестроителей, в аэрокосмической отрасли и в медицине. Достаточно вспомнить аппараты ИВЛ (все знают эту аббревиатуру). Там керамические подшипники жизненно необходимы: кислород и масляная смазка обычных подшипников могут вступить в контакт, и тогда до беды недалеко.

Сила династии

Сегодня Илья Александрович – признанный ученый в своей сфере: стажировки в ведущих мировых центрах, контакты с коллегами многих стран, серьезные гранты, многочисленные конференции и награды, одна из которых – медаль «За заслуги перед ТГУ». Но судьба могла пойти по другой дороге, не менее достойной, но другой.

Первоначально интереса к научной работе у молодого человека не было. Среднюю школу Илья окончил в Томске. Необычную, из генерации учебных учреждений, порожденных свободой педагогического творчества 1990-х годов. Она так и называлась – «Наша школа». В принципе, особых изюминок не было, за исключением малого количества учеников. Но фундамент заложила.

– У меня были все четверки по предметам и лишь по физике – «отлично», – улыбается Илья Александрович. – Это была заслуга и учителей физики и математики.

Неплохая база знаний точных наук помогла поступить на физтех ТГУ и… пойти по стопам родителей. Отец – доктор физико-математических наук, завлабораторией высокоэнергетических систем и новых технологий ТГУ, мама – преподаватель. Семейная династия продолжилась, о чем он говорит с удовольствием. Только по окончании ФТФ Илья не думал углубляться в научные дали.

– Почему-то душа не лежала (улыбается). Но особых вариантов, что делать дальше, не было. Поступив в аспирантуру, сразу попал в живую творческую атмосферу интересного поиска и в конечном итоге увлекся. Зацепило, – поясняет Илья. – И это заслуга моего руководителя – научного сотрудника Института физики прочности СО РАН. Мне повезло: я попал к доктору наук Светлане Петровне Буяковой. Ею были поставлены четкие, интересные задачи, и жажда новых знаний увлекла. Так началось мое развитие как ученого.

Университет, аспирантура заложили другие основные базовые принципы научного поиска: как сформулировать цель, поставить задачу – для чего, зачем и почему.

Сделать то, чего еще нет

– Есть ли у ученого азарт? – размышляет материаловед. – Если не говорить о высоком предназначении, а приземлиться, то повседневная работа исследователя во многом рутинна и однообразна. Опыт и эксперимент требуют повторений, проверок, а это совсем не напоминает дорогу, усеянную открытиями. Лишь изредка возникают интересные зависимости, сложные эффекты, и тогда появляется желание на уровне глубинного озарения поставить амбициозную цель. В случае со «скользкой» керамикой: с точки зрения свойств материала ничего особенного нет, но когда получаешь эти свойства и физические зависимости, их обосновывающие, то просыпается азарт, который подстегивает к получению новых результатов. Последующая публикация результатов работы в рейтинговом журнале, принятая в сообществе, добавила уверенности, что так и есть, а сделанные выводы – не фантазии, а реальность.

Кстати, в обширном списке опубликованных статей кандидата наук Ильи Жукова есть работы из разных сфер – от материаловедения до металлургии. Что же составляет основной интерес?

– У ученых многозадачность в современной ситуации – это условие поддержания оптимального тонуса: есть задачи, которые ставят промышленники, а есть фундаментальные проблемы. Конечно, идеально было бы расти в одном направлении, но есть некоторые нюансы. С одной стороны, если копаться в одном и том же, то это быстро надоедает молодой энергетике (улыбается), а с другой стороны, прагматический момент, или материальная составляющая жизни, – научному коллективу нужно зарабатывать. В этом смысле сложные задачи от производства как два в одном: и прибыльно, и интересно в плане новых результатов.

Одно из перспективных исследований, в том числе с практической точки зрения, – это повышение прочности металлических изделий за счет введения в расплав тугоплавких (с температурой плавления до 2 тыс. градусов) наночастиц. Они могут повышать прочность на 50% от исходного параметра и при этом увеличивать пластичность металла. Часть подходов уже отработана в НПЦ «Полюс». На эту технологию есть запрос у промышленности, ученые в коллаборации с коллегами начали работать с одним из автоконцернов.

Современная наука в части материаловедения объективно достигла серьезных высот. Новые материалы, которые по законам сингулярности (взрывного роста) приходят в нашу жизнь, восхищают своими фантастическими свойствами, делая в конечном итоге жизнь людей более комфортной. Но более всего поиск новых свойств материалов от пытливых умов ученых в тишине лабораторий открывает путь в будущее.

И так хотелось бы, соглашаясь с героем очерка, чтобы исследовательские работы и находки получали как можно больше практического воплощения. Приближая этим завтрашний день.

Автор: Анатолий Алексеев

Как на основе математических расчетов можно предотвратить возникновение пожаров

После теплых выходных возвращаясь на работу, коллеги частенько интересуются друг у друга: «Шашлык-то был?» И, как правило, слышат утвердительный ответ. Хотя во многих регионах страны введен противопожарный режим, а значит, разжигать костры и готовить шашлык запрещено.

Дракон против пожаров

Ежегодно в мире огненный фронт накрывает площадь, равную десяти территориям Германии. Если переложить эти масштабы на мерки нашего Оте­чества, получится пятая часть страны. Чаще всего пожары возникают в результате неосторожного обращения с огнем, поджога или природных аномалий. Для того чтобы предотвращать подобные катастрофы, ученые со всего мира изучают самые разные параметры распространения пожаров.

– Этим занимается и наша научная группа с помощью математического моделирования и реального физического эксперимента, – рассказывает заведующий лабораторией механико-математического факультета ТГУ кандидат физико-математических наук Денис Касымов. – Мы работаем, начиная с мелких тестов в лаборатории и заканчивая крупными полевыми «экспедициями с огоньком».

Исследователи ТГУ плотно сотрудничают с коллегами из Франции, Португалии, Австралии, США, где проблема лесных пожаров стоит наиболее остро. Семь лет назад, будучи аспирантом, Денис участвовал в крупном международном эксперименте, который проводился в одном из американских штатов. У каждой из стран были свои задачи, а ученых из России интересовало, какие же частицы образуются в результате настоящего крупного пожара. Исследователям выделили участок размером в 6 га, который был буквально напичкан датчиками и спецоборудованием.

– Мы практически подготовились к началу работ, как внезапно в США пошел снег: если в марте снег для России норма, то для Северной Америки это стало полной неожиданностью, – вспоминает Денис. – И все-таки мы провели свой эксперимент, получив в итоге немало информации, в частности, выяснили, что за частицы образуются в результате пожаров. Дело в том, что во время крупного лесного пожара лес начинает в буквальном смысле слова трещать. А горящие фрагменты веток, листьев, коры, шишек поднимаются вверх и воздушными слоями могут переноситься на расстояние до нескольких километров и там уже инициировать новый очаг горения, угрожая всему живому.

По словам молодого ученого, нечто подобное они наблюдали и в своих экспериментах в США: за счет горящих частиц пожар в нижнем ярусе леса в буквальном смысле слова разрастался и прокладывал себе дорогу дальше.

– С помощью специальной методики мы разработали своего рода ловушки, чтобы частица с минимальными потерями могла там осесть и сохраниться до проведения эксперимента. Потом мы их собрали, опознали, измерили, получив информацию о том, какие именно частицы образуются в лесу. В нашем случае это были частицы коры и веточек сосны, – поясняет Денис. – Имея на руках такие данные, мы можем смоделировать пятнистые пожары, а для этих целей «вырастили» настоящего «дракона» – генератор горящих и тлеющих частиц. Эту установку по заказу нашего университета изготовили в Институте оптики атмосферы СО РАН. На ее основе реально смоделировать один из поражающих факторов при лесном пожаре, а именно – «огненный дождь» разной интенсивности. А дальше приступить к решению ряда научных задач.

Прежде всего изучить процесс генерации частиц – как именно частицы образуются во время пожара.

Вторая задача – исследование переноса частиц в потоке. Для этого ученые используют специальные инфракрасные камеры, а также оригинальные методы машинного обучения и компьютерного зрения.

И третья задача направлена на исследование взаимодействия частиц после их перелета. Это может быть новый очаг горения в лесу или воспламенение какого-то строения.

– Так или иначе, мы касаемся всех этих задач: первой – меньше, второй и третьей – больше, – поясняет исследователь. – Разработкой программного комплекса по детектированию частиц на тепловом изображении мы занимались в рамках гранта РФФИ в 2018–2020 годах (в 2018-м Денис Касымов победил в конкурсе президентских грантов по поддержке молодых ученых в номинации «Технические и инженерные науки». – Прим. ред.). Задача по третьей части – взаимодействие потока горящих и тлеющих частиц, например, с напочвенным покровом – решается непосредственно сегодня при активной поддержке государства.

В прошлом году молодой разработчик приступил к реализации нового проекта за № 20‑71‑10068, который выполняется в рамках гранта Российского научного фонда.

Второй этап исследования намечен на август. В это время ученые планируют использовать установку на полигоне Института оптики атмосферы СО РАН.

В результате выполнения этого проекта будут получены новые фундаментальные знания о возникновении и распространении природных пожаров в результате воздействия потока горящих частиц. Эти данные позволят в будущем разработать математические модели нового поколения, учитывающие механизм переноса фронта горения потоком горящих частиц и фрагментов растительности, в результате чего значительно возрастает скорость распространения пожара и образуются так называемые пятнистые пожары.

При выполнении проекта будут получены условия и тепловые характеристики зажигания конструкционных материалов из древесины и пластиковых облицовочных панелей в результате воздействия потока горящих частиц. Полученные с помощью методов термографии и математического моделирования результаты внесут дополнительный вклад в развитие теории горения, в частности тлеющего и пламенного горения некоторых видов конструкционных материалов при различных тепловых воздействиях, что в свою очередь позволит сформулировать научно обоснованные требования к пожароопасным материалам.

Метрика для тлеющей частицы

– Мы работаем с высоченными температурами – более тысячи градусов по Цельсию, и здесь наша установка имеет уникальные характеристики, – продолжает Денис. – Генератор требует соблюдения повышенных правил пожарной безопасности, поэтому мы работаем в большой аэрозольной камере Института оптики атмосферы.

Кроме того, чтобы детально зафиксировать частицы, ученые иногда работают в полной темноте. Все эти эксперименты они снимают на инфракрасные камеры, отслеживая перенос частиц, чтобы разобраться, какой сценарий пожара качественно и количественно наиболее опасный.

По его словам, в основе исследования лежат математические законы, разного рода метрики, по которым ученые и определяют эти частицы. Кроме того, необходимы знания геометрической оптики, языков программирования и алгоритмов компьютерного зрения. В совокупности все это позволяет ученым оценить, какую опасность таят в себе частицы в зависимости от интенсивности пожара. В целом такие исследования ложатся в основу методических рекомендаций для противопожарного устройства как на лесной территории, так и в местах отдыха.

Как заметил Денис Касымов, порой даже одной частицы хватает для возникновения пожара. Он за то, чтобы люди зажигали, но только в переносном смысле. А если уж пришлось зажечь по-настоящему, то с соблюдением всех правил пожарной безопасности.

На острие науки

Денис Касымов родом из Бийска и совсем не из среды ученых. Его вливание в науку произошло на третьем курсе механико-математического факультета ТГУ, когда у будущих механиков начались занятия по моделированию и прогнозу катастроф. Тема зацепила студента. Он узнал, что на факультете создано научное направление, связанное с исследованием экологических катастроф, в том числе и лесных пожаров.

– На тот момент мне это показалось очень интересным. А еще я познакомился с профессором Гришиным и узнал, что именно он является родоначальником этого направления и в России, и в мире. Я пошел к нему сначала с курсовой работой и написанием диплома, а потом меня пригласили в аспирантуру, – вспоминает Денис Петрович, который сегодня уже сам читает студентам курс по моделированию и прогнозу катастроф.

К своим 30 он достиг небывалых высот в научной деятельности, имея три официальные должности в ТГУ: заведующего учебной лабораторией, доцента механико-математического факультета и доцента Биологического института ТГУ. А еще Денис Касымов является заместителем декана по научной работе и куратором по научной деятельности.

Кроме того, он занимает должность старшего научного сотрудника лаборатории прогнозирования состояния атмосферы в Институте оптики атмосферы СО РАН.

По словам молодого ученого, на такую бурную деятельность в научной среде у него уходит около 12 часов в сутки. Вписавшись в столь стремительный формат жизни, он все-таки оставил один-единственный день – воскресенье – для жены и четырехлетней дочки.

Широкую известность и узнаваемость молодому ученому принесло участие в международных конференциях, а также победа в научной битве Science Slam – 2019 в Томске. В этом году Дениса Касымова пригласили прочитать часовую лекцию в «Точке кипения» в рамках Года науки и технологий. Впереди – участие во Всероссийском форуме ТИМ «Бирюса», который пройдет в июле в Красноярске. И конечно же, новые исследования.

Автор: Татьяна Абрамова
Фото: Евгений Тамбовцев

Научный поиск во имя милосердия

Врачи-исследователи из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра РАН разработали стратегию защиты органов от повреждения с помощью новой методики. Технология позволяет снизить риск возникновения почечных осложнений и дисфункции миокарда после оперативного вмешательства. Один из авторов разработки – молодой томский ученый анестезиолог-реаниматолог Николай Каменщиков.

Средство от осложнений

В чем суть методики? В последние годы произошел значительный прогресс в кардиохирургии, сложные операции применяются все чаще, но повреждения миокарда и почек по-прежнему остаются серьезными и частыми их осложнениями. Чтобы защитить пациента, томские ученые предложили применять экзогенный оксид азота для снижения операционного стресса и модернизировали аппарат искусственного кровообращения таким образом, чтобы оксид азота попадал в системный кровоток, соответственно, ко всем органам и тканям.

Применение метода позволяет снизить частоту острого почечного повреждения, тяжесть субклинического повреждения почек, а также способствует улучшению функционального статуса органов («Наука в Сибири»).

– Главное, что технология является хорошо контролируемой и безопасной, ее применение не сопровождается значимым повышением токсических метаболитов и другими клиническими побочными эффектами, – подчеркнул старший научный сотрудник, врач анестезиолог-реаниматолог высшей категории отделения сердечно-сосудистой хирургии Томского НИМЦ кандидат медицинских наук Николай Каменщиков.

Медик от рождения

Удивительное, но привычное для Томска качество, когда наш вечно юный город в постоянном поиске нового содержания жизни перманентно прирастает молодой талантливой порослью. Безостановочно. В этом залог и глубокий смысл обновления, роста и гарантия движения в будущее. Но прежде сам Томск становится притягательной силой для молодежи, которая видит в Сибирских Афинах наилучший вариант для начала и развития своей жизненной карьеры. Именно так произошло с Николаем Каменщиковым. Родом он c Забайкальского края, из Краснокаменска – есть такой небольшой городок, известный своими залежами природного урана. В гимназии № 9 он учился в химико-биологическом классе. Потому что хотел быть врачом. И не мудрено, ведь рос в семье медиков: родители – врачи, бабушка – медсестра.

– Эта среда меня формировала с младых ногтей, – улыбается доктор. – Было привычным, что мама-терапевт брала меня на дежурства, так что атмосфера больницы, разговоры домашних о болезнях и пациентах, внезапные вызовы родителей были обычным фоном жизни с детства.

Даже мальчишеская романтика и та у Николая была с медицинским уклоном.

– У Вениамина Каверина, автора романа «Два капитана», есть книга об изобретателях советского пенициллина – «Открытая книга». Прочитав ее от корки до корки, понял, что место подвигу есть не только у летчиков и моряков, но и у врачей. Потом попалась книжка про Флеминга (британский микробиолог, открывший пенициллин. – Прим. ред.), знаете (оживляется), встретилась даже такая точка зрения, что открытие второго фронта затягивалось из-за отсутствия пенициллина. Возможно, миф, но в любом случае миллионы жизней спасло это лекарство!

Вот так и отложилось: медицина способна влиять на мировой ход истории. Труд ученого-медика (или, как в случае с пенициллином, группы исследователей) способен изменить жизнь стран и людей. Кстати, я побывал в Оксфорде, замкнул свою спираль истории (улыбается) и увидел, что написанное в книгах не выдумано, оно реально, а принцип «Бороться и искать, найти и не сдаваться» из строчек поэта (Альфреда Теннисона. – Прим. ред.) будет востребован, пока жива жажда открытий и побед.

Потому вопрос о профессии был решенным делом. Правда, выбор городов с мединститутами был широчайший – Чита, Иркутск, Хабаровск, Красноярск. Но еще в школе решил, что учиться будет в СибГМУ: престижно, потому что в негласной табели о рангах у медиков среди всех сибирских вузов он по праву считается ведущим. Собственно, Томск был ему знаком: в Северске жили родственники, и здесь довелось побывать в гостях.

– Еще штрих для полной картины, – добавляет доктор. – Знаете, тогда поразили мемориальные таблички на главном корпусе мед­университета. Я эти фамилии с детства слышал: корифеи науки Бурденко, Курлов, Кулябко – это легендарные люди, которых знает весь медицинский мир.

Так ведь и судьба подсуетилась: в Краснокаменске в тот год томский медицинский университет проводил выездные экзамены. Так что, не выезжая из родных пенат, осознанно стал томским студентом.

Кардиохирургия с техникой

Постигать науки было тяжело, особенно первые три курса. Корпеть пришлось нешуточно, интересных предметов и направлений множество, но выбор специализации сложился тоже с большой долей детских впечатлений. Рассказы о своей работе отца, врача-анестезиолога, сыграли свою роль. Буквально с первых курсов более всего нравились предметы, связанные с этой сферой: биохимия, фармакология, физиология, клиническая патофизиология, причем с акцентом на то, как это все в организме работает на молекулярном уровне.

С третьего курса Николай целенаправленно пошел в студенческий кружок сердечно-сосудистой хирургии.

– Но мне была интересна не сама эта специальность, а то, что вокруг нее, – поясняет Каменщиков, – а миссию подсмотрел у Майкла Дебейки – светила мировой медицины. Когда его спросили однажды, что помогло ему стать великим хирургом, он ответил: «Я велик настолько, насколько мне позволяет анестезиолог».

Позднее из огромного списка прочитанных книг о хирургии и хирургах он вынес четкое понимание, что эволюция профессии анестезиолога идет семимильными шагами и связана исключительно с разработкой и внедрением методов обеспечения операций. Искусственное кровообращение, вентиляция легких, временная остановка сердца – эти части работы в операционной исключительно обеспечиваются ультрасовременным, передовым научным и технологическим инструментарием.

Так в процессе постижения тайн медицины к студенту Каменщикову пришел азарт исследователя. С четвертого курса под руководством Юрия Подоксенова Николай стал участвовать в реальных разработках метода гипоксического прекондиционирования (тренировка кислородным голоданием на короткие отрезки перед длительным периодом гипоксии). Для формирования собственной аналитической и практической базы плотно работал с пациентами. К пятому курсу имел определенные результаты, с которыми успешно выступал на студенческих конференциях. К слову сказать, сейчас в научном багаже Николая Олеговича десятки докладов на престижных медицинских конференциях в Чикаго, Копенгагене, Лондоне, Берлине, Женеве… В списке практических разработок – полезная модель (техническое решение) и полтора десятка изобретений, созданных вместе с коллегами и соратниками из НИИ кардиологии.

За формулами и материалами – эффективные способы и технологии операционной защиты пациентов. Пациенты, особенно преклонного возраста, как правило, коморбидны, то есть имеют букет патологий, и особенно уязвимы при операционном вмешательстве, которое тоже имеет свои издержки: боль, кровопотери, изменение физиологических констант. От этих неожиданных последствий необходима защита: хирург может блестяще сделать свою работу – протезировать клапан, выполнить реконструкцию аорты, но в итоге это может не только не повысить качество жизни пациента, но и ухудшить его состояние. Не секрет, что даже в лучших клиниках мира сохраняется от 3 до 5% летальности после операций. Поэтому анестезия (с греческого – бесчувствие) в кардиохирургии применяется не только для того, чтобы не было больно и боязно, но и как широкий процесс защиты органов и систем. И сделано в этой области уже немало.

Дело жизни

Что касается уровня разработок, то ученый не скрывает гордости:

– Мы на острие и много вкладываем в новации. По нашей тематике в мире три точки роста – Томск, Гарвард, подтягивается Китай. У нас пока самый большой опыт, в том числе мы в лидерах по числу опубликованных работ.

В медицине, как нигде, важна фигура учителя, четкой преемственности, когда из рук в руки по крупице передаются традиции и знания, добытые в клиниках и лабораториях.

Своим учителем молодой ученый считает Юрия Подоксенова, который работал еще с Викентием Викентьевичем Пекарским – основателем томской школы кардиохирургов. В числе старших коллег – профессор Владимир Шипулин, руководитель отделения доктор меднаук Борис Козлов.

Из многолетнего общения с мастистыми специалистами молодой ученый вынес еще один принцип: кардиохирургия – это не просто работа, это образ жизни, а коль скоро это так, то врач и ученый должны органично совмещаться в одном лице. Клиническая работа в кардиохирургии без науки просто невозможна.

– Экстренная работа анестезиолога-реаниматолога похожа на работу военного летчика в воздушном бою: реакция должна быть мгновенной. А плановая операция похожа на работу гражданского летчика. Все подготовлено и спланировано, но нештатная ситуация может случиться в любой момент, – делится доктор. – Конечно, есть инструкции, их надо досконально знать, уметь выполнить в ситуации серьезного напряжения при дефиците времени. И учиться, учиться и не сдаваться.

В том числе отдыхать и обязательно быть в семье: два любимых сына требуют внимания. Но обязательно улучить минутку для чтения томика Виктора Пелевина (разгружает мозг, знаете ли) и для мышечного тонуса поработать с боксерской грушей, потому что этому виду спорта верен еще со школы.

Уже в самом конце беседы, глянув на вызов телефона, доктор Каменщиков извинился, что должен срочно идти по неотложным делам: работа.

Рассказав о любимом деле, коллегах и убеждениях, из скромности молодой ученый умолчал, что широкое внедрение технологии томских ученых может ежегодно сэкономить до 1 млрд долларов для системы здравоохранения РФ за счет снижения затрат на лечение осложнений в сердечно-сосудистой хирургии.

Автор: Анатолий Алексеев

Молодой ученый преодолел путь от школьного кружка до кандидатской диссертации за шесть лет

Невыносимая легкость

Григорий Мамонтов учился в обычной колпашевской школе и увлекался математикой. А еще химией, биологией, экономикой, экологией. Как все мальчишки, проводил эксперименты: плавил свинец, поджигал серные головки, наблюдал, как шипит карбид кальция в воде. В старших классах Григорий начал ходить в меж­школьный кружок по олимпиадной химии, который вела Татьяна Маклакова, учитель в Колпашеве известный и заслуженный. Тогда и пришло понимание, что математике химия не помеха, а наоборот, поле для экспериментов.

Родители выбор сына поддержали. Химический факультет ТГУ? Отлично, тем более что старшая сестра уже училась в Томске на биологическом факультете.

Как победитель областных и окружных олимпиад Мамонтов мог поступить без экзаменов в Новосибирский университет, в Томский политехнический, но в 2005 году выбрал первый университет в Сибири. На первых курсах случился и первый экзистенциальный кризис: учиться было легко, даже забавно, а хотелось сложностей, развития, больших серьезных задач. Оставалось время и на типично студенческие шалости: длинные волосы, тусовки на Южной, рок-группа.

Все изменилось, когда пришел на кафедру физической и коллоидной химии к профессору, доктору химических наук Ольге Владимировне Водянкиной. Там все было, как Григорий любит: сложные задачи, большая работа, гранты, публикации, конференции, лабораторные исследования. После защиты магистерского диплома уже через девять месяцев была готова кандидатская диссертация «Особенности формирования активной поверхности нанесенных серебряных катализаторов окисления спиртов и CO».

– По сути, у меня даже аспирантуры не было, – смеется Григорий в модную почти профессорскую бородку. – Только зачислили – и сразу защита. В 23 года я стал кандидатом химических наук и руководителем большого проекта «Разработка алюмохромовых катализаторов дегидрирования С4-С5 парафинов в стационарном слое». Это был грант Правительства РФ, 43,5 миллиона рублей, моя первая большая многофункциональная команда и первая большая ответственность.

К возрасту Христа у Мамонтова на финишной прямой докторская диссертация и руководство двумя десятками проектов в лаборатории каталитических исследований.

Передний край

Один из перспективных проектов – новый полифункциональный материал, сочетающий свойства сорбента и катализатора. Разработка химиков поможет решать экологические проблемы: новый катализатор способен улавливать и нейтрализовывать толуол, бензол, метанол и другие опасные вещества промышленных сбросов и выхлопных газов автотранспорта. Фундаментальные основы создания катализаторов для улучшения экологии ученые представили в обзорной статье, которую опубликовал один из самых престижных мировых журналов в области катализа Applied Catalysis B: Environmental (Q1).

Ученым удалось подобрать комбинацию Ag-CeO2/SBA-15 (оксид кремния с упорядоченной структурой), которая не содержит дорогостоящих металлов (платины, палладия и золота), но при этом позволяет решать проблему улавливания и последующей нейтрализации вредных веществ намного эффективнее. Эти конкурентные преимущества расширяют возможности использования нового материала для решения проблемы выброса вредных веществ в воздух.

– Особенно актуальна эта проб­лема при так называемом холодном старте двигателя автомобиля, когда в окружающую среду выделяется наибольшее количество опасных веществ, – объясняет руководитель проекта старший научный сотрудник ЛКИ ХФ Григорий Мамонтов. – Наш материал позволяет улавливать эти соединения при температуре окружающей среды, а затем нейтрализовать до безопасных веществ при последующем прогреве каталитического блока автомобиля до 150–250 °C. Этот подход может быть использован и для очистки промышленных сбросовых газов от летучих органических соединений. Катализаторы, разрабатываемые в ходе фундаментальных исследований, можно будет адаптировать под конкретную практическую задачу по очистке воздуха.

Стоит отметить, что грязный воздух все чаще приводит к развитию респираторных, инфекционных, сердечно-сосудистых заболеваний и многих других патологий у детей и взрослых. Использование новых технологий и продуктов, создаваемых учеными, способно значительно сократить количество загрязняющих веществ в атмосфере и уменьшить их негативное влияние на окружающую среду и здоровье человека.

Химики ТГУ создают катализаторы для самых разных целей. Например, в настоящее время на ХФ идет работа над созданием нового класса каталитических материалов – фотокатализаторов, использующих солнечный свет. Их применение выгодно экономически, поскольку не требует высоких температур и давления, так как они работают под действием света. Фотокатализаторы могут стать основой для разработки новых подходов в энергосберегающей и экологически безопасной энергетике, переработке углекислого газа и углеводородного сырья в ценные органические соединения, необходимые для химической, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности.

Философия химии

– Химия может всё? – спрашиваю у Григория.

– Химия может многое, – задумывается Мамонтов, – но именно это порождает особую ответственность ученых за свои действия. Наши технологии и разработки должны быть максимально безопасны и экологичны. Во многих странах мира, в том же Китае, ужесточилось экологическое законодательство, а в России для предприятий химической промышленности экологическая чистота пока не требование, а пожелание, знак доброй воли руководителей и собственников предприятий. Многомиллиардный штраф «Норильскому никелю» за аварийное загрязнение окружающей среды – это скорее прецедент, чем правило. Большинство отечественных предприятий пока совершают регламентированные сбросы химических отходов: мы сбрасываем и мы же платим за ущерб, нанесенный природе. Задача химиков – минимизировать этот ущерб. А что касается всемогущества химиков, то я рассказываю студентам о биомиметике. Это направление в науке, когда мы пытаемся повторить в лабораторных и промышленных условиях процессы, которые работают в природе. Тот же фотосинтез, который происходит в природе в самых обычных условиях, мы пока повторить не можем. Нам пока нужны повышенная температура, давление, особые условия.

Создание особых условий всегда дорого обходится производству.

– Большинство каталитических процессов сегодня реализуются в промышленности при повышенных температуре и давлении. Для обеспечения высокой активности и селективности катализаторов используются дорогостоящие компоненты – золото, платина, палладий, – говорит Григорий Мамонтов. – Одними из ключевых вызовов, стоящих перед химиками, являются снижение содержания или полный отказ от дорогостоящих благородных металлов в катализаторах и дальнейшее смягчение условий протекания каталитических процессов. В идеале катализатор должен работать при атмосферном давлении и комнатной температуре, при этом его селективность желательно довести до 100%, как это реализуется в живых организмах.

Мамонтов с сожалением констатирует, что за лихие девяностые Россия отстала от передовых фундаментальных исследований в химии лет на 10‑15. Догнать мировую науку по всем фронтам быстро не получится. Именно поэтому сейчас идет концентрация российских химиков на самых актуальных направлениях. Экология – как раз такое направление, и тут как раз оказалось, что школьные увлечения биологией и экономикой не прошли бесследно.

– Фотокаталитические селективные процессы могут стать основой для разработки новых подходов в энергосберегающей и экологически безопасной энергетике, переработке углеводородного сырья в ценные органические соединения, необходимые для химической, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности.

Будущий доктор химических наук, а в настоящем отец двух сыновей 6 и 8 лет убежден, что нынешние дети благодаря науке будут жить дольше и счастливее, чем мы. В этом и заключается ответственная позиция ученого.

Автор: Андрей Остров

Как установили палеоэкологи из ИМКЭС СО РАН под руководством доктора биологических наук Татьяны Бляхарчук, 5 тыс. лет назад над лесами Кузнецкого Алатау произошло катастрофическое событие, возможно превосходящее по масштабам падение Тунгусского метеорита в 1908 году. О том, как было сделано это открытие, – в нашем материале.

Летописи природы

Как рассказывает Татьяна Артемьевна, донные отложения озер, торфяники и пещерные натечные образования (спелеотемы) являются бесценными архивами, которые могут многое поведать о том, какими были климат и экосистемы сотни и даже тысячи лет назад, какие события могли оказывать влияние на их формирование и изменение. Одним из «чернил», которыми написаны эти «летописи природы», является пыль, земная и космическая. Ее-то и искали сотрудники ИМКЭС СО РАН и геофизической обсерватории «Борок» – филиала Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН. В рамках проекта РФФИ, в котором принимали участие ученые из шести научно-образовательных организаций, была изучена динамика поступления космической пыли на земную поверхность по торфяным отложениям.

– В условиях верховых торфяных болот под слоями постоянно нарастающего сфагнового мха происходит ежегодное аккуратное захоронение всего, что выпадает на поверхность болота из воздуха, – поясняет Татьяна Бляхарчук. – Плоская или даже выпуклая поверхность болота устраняет горизонтальный перенос частиц и принос их с минеральных окрестностей болота. Благодаря этому частицы, попавшие на поверхность торфа из воздуха, постепенно погребаются под нарастающими слоями торфа, не меняя при этом своего местонахождения.

Во время летней полевой экспедиции 2015 года исследователи из группы палеоэкологии ИМКЭС СО РАН произвели отбор торфяных образцов – кернов из болота Тундра в Кемеровской области. Татьяна Артемьевна показывает на фотографиях, как осуществлялся этот процесс. Общая длина керна составила 270 сантиметров. Его аккуратно вырезали из речного обнажения торфяника и в виде прямоугольных брикетов тщательно упаковывали в полиэтилен и транспортировали на катамаране по течению реки к ближайшему населенному пункту, откуда уже наземным транспортом доставили в лабораторию. Здесь брикеты делились с помощью линейки, пинцета и скальпеля на сантиметровые пластинки для различных палео­экологических и геохимических анализов. Несколько лет ушло на долгий и кропотливый труд по подготовке и анализу образцов.

С ювелирной точностью

Из сантиметровых пластинок торфа были взяты еще более маленькие, в один кубический сантиметр, образчики для различных палеоэкологических и геохимических анализов. Эту кропотливую работу выполнил Павел Бляхарчук. Затем в институте был сделан спорово-пыльцевой анализ, проведена оценка содержания углерода и зольных элементов в отобранных 270 образцах. Радиоуглеродное датирование серии образцов из этого керна на приборе Quantulus было выполнено руками Галины Симоновой. Но, чтобы провести эти анализы, все образцы сначала нужно было подвергнуть длительной и трудоемкой процедуре физико-химической пробоподготовки, суть которой аналогична работе скульптора, который отсекает все лишнее, чтобы увидеть образ.

Исследователям необходимо было выделить из торфа споры и пыльцу растений, удалив все загрязняющие компоненты (минеральные частицы, гумус, остатки растений). Вместо резца скульптора использовались щелочи, кислоты, микронные сита, центрифуги и вытяжные шкафы. Другие образчики из тех же сантиметровых пластинок были отправлены в геофизическую лабораторию «Борок», где ученые лаборатории палеомагнетизма и физико-химических свойств горных пород под руководством ведущего научного сотрудника Владимира Цельмовича с помощью своих не менее сложных физико-химических методов и приборов выделили из них частицы пыли космического происхождения.

Пять тысяч лет тому назад

Космическая пыль отличается от земной пыли присутствием частиц никеля, железа, магнетитовых шариков, а земная пыль образована титаномагнетитами, ильменитами и сульфидами железа. Исследователи выявили два типа интенсивности поступления космической пыли на поверхность Земли – фоновую и всплесковую. Продолжительность обычного фонового цикла – примерно сто лет; по предположению ученых, это может быть связано с циклами солнечной активности. Но самым масштабным, запоминающимся событием, зафиксированным учеными, стал резкий всплеск поступления космогенного вещества, произошедший около 5 тыс. лет тому назад.

– Подобное увеличение в разы указывает на наступление так называемого импактного события: это означает, что какое-то космическое тело, подобное Тунгусскому или Челябинскому метеоритам, достигло земной поверхности, – рассказывает Татьяна Артемьевна. – Его воздействие на ландшафт, вероятно, было катастрофическим, при котором были повалены все деревья в тайге в радиусе десятков квадратных километров. Это вызвало резкую смену в растительном покрове, состоявшую в замене коренных таежных лесов на восстановительные серии травяных сообществ, а затем на вторичные березовые леса.

О том, что это был именно внезапный вывал тайги, а не после­пожарная сукцессия, говорят пониженное содержание микроугольков, найденное в этих образцах, и находка специфических микрообъектов с никелевым напылением, образовавшихся при высокотемпературном воздействии космического тела на земные частицы. Насколько масштабным было это событие и могло ли оно стать причиной последующих климатических изменений Земли, начавшихся после 5 тыс. лет назад? Эту загадку ученым еще предстоит разгадать.

Томск имеет давние традиции изучения космических тел, достигавших поверхности Земли. Знаковым явлением стало движение самодеятельных экспедиций по исследованию Тунгусского метеорита. Его инициаторами и вдохновителями на протяжении нескольких десятков лет были три командора, как уважительно называли их другие участники Тунгусского движения: Николай Владимирович Васильев, Юрий Алексеевич Львов и Геннадий Федорович Плеханов. Участниками тунгусских экспедиций были сотни энтузиастов – преподавателей и студентов. В такой экспедиции в студенчестве побывали Татьяна и Павел Бляхарчук.

Автор: Вера Жданова
Фото предоставлены Татьяной Бляхарчук

Валерия Фролова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории плазменных источников ИСЭ СО РАН, пришла в институт в 2009 году, еще будучи студенткой третьего курса физического факультета ТГУ. Такой выбор она сделала для себя после лекции профессора Андрея Козырева, прекрасного лектора и популяризатора науки, способного увлечь молодежь.

– Меня сразу заинтересовало то, что ученые из ИСЭ СО РАН занимаются значимыми фундаментальными и прикладными проблемами, в институте создаются и работают уникальные установки. Именно здесь можно погрузиться в науку, со студенчества участвовать в научных исследованиях, – говорит Валерия Петровна. – Вообще сама атмосфера физического факультета очень располагает к тому, чтобы пробовать свои силы в научной работе, реализовываться на этом поприще. Многие из моих сокурсников тоже сделали выбор в пользу науки: кто-то преподает в вузах, кто-то работает в научно-исследовательских институтах. И в самом ИСЭ довольно много выпускников физфака. Например, директором нашего института стал тоже выпускник физфака доктор наук Илья Романченко.
В самом начале студентка работала под руководством профессора Николая Коваля над темой, связанной с применением электронного пучка для обработки и модификации поверхностей разных металлов, затем под руководством Григория Озура она занималась изучением свойств электронного пучка. В 2013 году после защиты магистерской диссертации девушка решила поступить в аспирантуру. Она получила приглашение работать над кандидатской в лаборатории плазменных источников, научным руководителем Валерии Фроловой стал Георгий Юшков.
– Попасть сюда – большая честь для молодого ученого. Коллектив, который возглавляет профессор Ефим Михайлович Окс, очень слаженный, здесь ведется работа по целому ряду актуальных проектов с российскими и зарубежными партнерами. Здесь никогда нет застоя; в науке важно постоянно развиваться, – отмечает она. – Конечно же, меня очень заинтересовала и сама перспектива изучать плазму, применение которой очень востребовано в разных отраслях и сферах жизни человека – в промышленности, материаловедении, медицине.
В 2018 году Валерия Петровна защитила кандидатскую диссертацию. Значимым достижением стало получение президентской стипендии: поддержаны были исследования физических процессов в вакуумном дуговом разряде с многоэлементными катодами для ионно-плазменных технологических устройств.
За плечами молодого ученого – целый ряд значимых научных результатов. Так, Валерия Фролова выявила механизм увеличения температуры электронов плазмы в сильноточном вакуумном дуговом разряде, заключающийся в сжатии потока плазмы собственным магнитным полем и реализации механизма джоулева нагрева. Ей удалось получить рекордные результаты по зарядностям ионов для вакуумных дуговых источников, что является очень важным для разработки ускорителей тяжелых ионов, а также для решения задач модификации поверхности пучками ионов. Благодаря этому результату станет возможным создавать компактные радиационно безопасные источники с высокой энергией ионов, которые могут применяться для решения широкого спектра практических задач. Другим значимым достижением является получение пучков, в которых доля ионов бора достигает 85%; оно имеет перспективы в сфере производства полупроводниковых приборов или модификации конструкционных материалов ядерных реакторов.
Валерия Фролова принимала участие в цикле совместных исследований с сотрудниками нижегородского Института прикладной физики РАН по распространению плотных сверхзвуковых потоков плазмы в сильных магнитных полях, моделирующих воздействие солнечного ветра на магнитосферу планет при вспышках на Солнце. Как она пояснила, в лаборатории была разработана и произведена одна из составляющих уникальной установки, которая находится в ИПФ РАН. Как раз она и производит поток плазмы, моделирующий солнечный ветер.
– Научный коллектив нашей лаборатории постоянно сотрудничает с иностранными партнерами. Мы провели цикл исследований по изучению состава наноструктурированных поверхностей вольфрама W-fuzz, образующегося при воздействии плотной термоядерной плазмы на элементы дивертора термоядерных установок Японии. В кооперации с учеными Института химической физики Китайской академии наук мы изучили влияние плазмы и пучков заряженных частиц на поверхность бутадиен-нитрильной резины, что позволило кратно уменьшить коэффициент трения поверхности резины с металлом. Этот результат важен для автомобильной промышленности и машиностроения. Для Национального центра ядерных исследований в Польше мы разработали ионный источник, который используется в экспериментах по ядерному материаловедению.
Как отметила ранее Валерия Фролова, в науке важно постоянно развиваться. И ее профессиональный научный путь – лучшее тому доказательство. Сейчас она ведет исследования, моделирующие распространение плотной плазмы в сильных магнитных полях для задач термо­ядерной энергетики.

Ольга Булгакова

Дан старт проекту по созданию клубов реальной географии в сельских школах Томской области. В открытии первых двух, в Зырянском и Первомайском районах, принял участие советник председателя Томского научного центра СО РАН Евгений Ковалевский.

Проект «Клуб реальной географии» реализуется Томским отделением Русского географического общества совместно с областной ассоциацией учителей географии, Департаментом общего образования Томской области, Томским государственным университетом и Томским научным центром СО РАН при поддержке Фонда президентских грантов.
– В числе главных задач проекта – популяризация знаний в области географии и экологии. Нам очень важно увлечь школьников этими дисциплинами, привлечь ребят к участию в проектной и научной деятельности, в экспедициях и творческих проектах, – отметил Евгений Ковалевский, советник председателя ТНЦ СО РАН, первый заместитель председателя Томского отделения РГО.
По словам Юлии Калюжной, исполнительного директора Томского отделения РГО, в этих клубах школьники займутся географическими проектами, для них будут организованы конкурсы и викторины по географии и экологии, ребята будут ходить в турпоходы и даже смогут принять участие в настоящих научных конференциях на базе ТГУ. В рамках проекта также пройдут «Живые уроки географии» – встречи с интересными людьми: путешественниками, учеными, художниками, поэтами, кинематографис­тами. Создание клубов позволит охватить этой деятельностью не менее тысячи школьников с пятого по девятый класс.
На первых встречах Евгений Ковалевский рассказал ребятам о томской академической науке и Томском научном центре СО РАН, о своих экспедициях в разные уголки мира, в том числе и о новой готовящейся кругосветке, посвященной 250-летию со дня рождения адмирала Крузенштерна и 200-летию открытия Антарктиды русской экспедицией Беллинсгаузена и Лазарева. Юлия Калюжная представила туристический проект «Окно в Сибирь» и межрегиональный маршрут «Золотое кольцо Сибири». Выступление Евгения Жукова, руководителя информационного центра Томского отделения РГО, было посвящено креативным проектам в области киноискусства в Томской области. В Первомайском к коллегам присоединился Иван Кужеливский, другой известный российский путешественник, участник 118-дневного лыжного перехода от берегов России до Канады через Северный полюс.
На первом этапе проекта предполагается, что кроме Зырянского и Первомайского районов такие клубы будут открыты еще в трех – в Бакчарском, Тегульдетском и Шегарском. С 1 марта для активных учителей объявлен конкурс на лучшую программу клуба в своем районе. Каждый победитель получит на ее реализацию грант от Томского отделения РГО.

Инна Александрова

Фото предоставлено Евгением Ковалевским

Призвание… Как важно, чтобы человек нашел его, выбрал профессию, созвучную его душе. Для Натальи Волковой, младшего научного сотрудника ТФ ИНГГ СО РАН и аспирантки ИХН СО РАН, делом ее жизни стала химия.

– Я полюбила ее еще со школы, большое влияние оказала учительница, Ирина Владимировна Чудинова – талантливый педагог, который сумел заинтересовать своим предметом, увлечь им. Так, к концу школы появилась мечта – поступить в Томский государственный университет, на химический факультет, – рассказывает она. – Родители мой выбор поддержали. Переезд в Томск, поступление в вуз, студенчество стали для меня одним из самых значимых, запоминающихся периодов. Уже в те годы появился интерес к науке – начала заниматься исследованиями, участвовать в конференциях.

После окончания университета в 2018 году Наталья пришла в Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Недаром говорят, что ученый всегда узнает что-то новое, расширяет горизонты своих знаний: Наталью заинтересовало то, что часто приходится иметь дело с различными горными объектами и работа носит междисциплинарный характер – на стыке химии и геологии.

Вскоре она поступила в аспирантуру ИХН СО РАН, сейчас девушка готовит кандидатскую диссертацию под руководством профессора Ольги Серебренниковой, заведующей лабораторией природных превращений нефти.

– Тематики моей работы и лаборатории, которую возглавляет Ольга Викторовна, пересекаются – это экологическая проблематика, связанная с изучением природных объектов, пострадавших от загрязнения нефтепродуктами, – поясняет молодой ученый.

Пандемия не поставила на паузу научную карь­еру молодого ученого, наоборот, она позволила пообщаться в рамках онлайн-конференций с несколькими известными учеными, чей пример побуждает упорно работать и верить в свои силы.

Наталья занимается исследованием вод и донных отложений с помощью метода газовой хромато-масс-спектрометрии. В пробах можно обнаружить достаточно большой спектр биомаркеров, указывающих на загрязнение окружающей среды. Аспирантка принимала участие в анализе проб, взятых томскими учеными – участниками Большой Норильской экспедиции. Сейчас Наталья активно пробует и другой метод хроматографии – высокоэффективную жидкостную, который тоже является перспективным, он позволяет исследовать образец, когда требуется более детально изучить содержание какого-либо соединения в нем.

– Отрадно, что сейчас общество начинает задумываться об охране окружающей среды, становятся востребованными научные направления, занимающиеся экологической тематикой, внедряются новые технологии на производстве, позволяющие сделать его более безопасным, – считает Наталья Волкова. – У нас отличная приборная база, поэтому работать в филиале интересно, здесь есть все, что хотел бы видеть в своей лаборатории химик, здесь есть возможности расти и развиваться как исследователю.

В планах молодого специалиста – защитить в срок кандидатскую диссертацию, продолжить работы по развитию методик анализа проб.

Автор: Инна Алексеева

Можно смело сказать, что Ольгу Невидимову, старшего научного сотрудника лаборатории самоорганизации геосистем и завотделом аспирантуры ИМКЭС СО РАН, привел в мир науки… Тунгусский метеорит! Будучи студенткой мехмата ТГУ, она посвятила свое первое научное исследование проблеме зажигания полога леса при падении этого космического тела…

Синергия геосистем

Однако остаться в университете не получилось: на дворе стояли 1990-е, вузовский комплекс переживал серьезный кризис, на фоне которого многие институты РАН выглядели более благополучными. Как раз тогда происходило преобразование СКБ НП «Оптика» в новый мультидисциплинарный Институт оптического мониторинга СО РАН, которому предстояло стать пионером в области изучения процессов изменения климата в Сибири. Ольга Геннадьевна стала одним из первых молодых ученых, пришедших в новый институт, поступивших и окончивших его аспирантуру. В 2006 году состоялась успешная защита кандидатской диссертации, посвященной синергетическим аспектам в рельеф­ообразовании.

– В Томск приехал Александр Васильевич Поздняков, который до этого работал в Дальневосточном отделении РАН. Он встал у истоков формирования нового научного направления, связанного с системным анализом и изучением самоорганизации различных геосистем, – рассказывает Ольга Невидимова. – Создание их концептуальных моделей позволяет описывать динамику как отдельных элементов, так и целых систем – геоморфологических, ландшафтных, социально-экономических, сельскохозяйственных и так далее.

По словам Ольги Геннадьевны, долгое время многие из процессов, происходящих в этих системах, оставались невидимыми человеку, но глобальные изменения климата ускорили их протекание. Она приводит лишь несколько примеров: это и перестройка озерных систем в Западной Сибири и на Алтае, нередко катастрофическая, и интенсивная деградация вечной мерзлоты на севере Томской области, и размывы берегов Оби в районе Колпашева.

Климатообусловленная урожайность

– С 2007 года вместе с коллективом нашей лаборатории самоорганизации геосистем я участвую в проведении исследований по новой теме, связанной с анализом рисков природопользования в условиях резких изменений климата, – продолжает Ольга Невидимова. – Результаты наших исследований востребованы в сфере лесопользования и сельского хозяйства, то есть в наиболее уязвимых от климатических условий отраслях.

Дело в том, что на рост и урожайность сельскохозяйственных культур влияет сезонная динамика гидротермического режима. Растения не в силах быстро приспособиться к новым условиям, диапазон их жизнедеятельности ограничен. Изменения климата могут быть губительными для одних растений и благоприятными для других, поэтому прогнозы и рекомендации ученых позволяют организовать сельскохозяйственную деятельность на данной территории более эффективно.

Например, за последние 30 лет расчетная климатообусловленная урожайность (влияние климатических факторов на урожайность) такой важной сельскохозяйственной культуры, как картофель, на территории Томской области увеличилась в среднем на 14%, а в центральных районах Томской области – на 32. Иными словами, увеличение среднегодовых температур значительно отодвинуло северную границу промышленного картофелеводства.

Создать особую атмосферу

Долгое время институтский отдел аспирантуры возглавляла Татьяна Тихомирова, которая и по сей день трудится в ИМКЭС СО РАН.

– Именно Татьяна Владимировна стала для меня наставником, примером того, как следует организовать работу отдела аспирантуры, как выстраивать взаимодействие с аспирантами, – говорит Ольга Невидимова. – Очень важно, чтобы здесь всегда царила доброжелательная атмосфера, чтобы молодой ученый мог прийти сюда с любыми своими вопросами, проблемами и сложностями, рассчитывая на понимание и помощь.

Ольга Геннадьевна стала руководителем отдела аспирантуры в 2015 году, когда ИМКЭС СО РАН предстояло пройти аккредитацию. И этот экзамен был успешно пройден, институт сохранил свою аспирантуру, которой может по праву гордиться.

– Наш институт – это настоящая площадка для роста молодого специалиста. У нас действуют девять направлений аспирантуры – от фотоники до экологии, от приборостроения до геоэкологии, все специальности востребованы – везде есть конкурс, – рассказывает она. – С 1998 года почти двести молодых ученых начали свой исследовательский путь в аспирантуре ИМКЭС СО РАН. Когда я сама в свое время пришла сюда, меня привлекла именно междисциплинарность исследований: математик по образованию, я погрузилась в географическую тематику. И сейчас это привлекает молодых ученых, ведь они могут вести свои исследования на стыке нескольких дисциплин.

По мнению Ольги Невидимовой, важно на государственном уровне создавать такие условия, прежде всего финансовые, чтобы перспективные и талантливые исследователи приходили в науку и оставались в ней навсегда.

Автор: Ольга Булгакова

Какую цель преследует молодой ученый Ирина Ларионова

Если бы я встретила эту девушку где-то в городском транспорте – с хвостиком, в очках в джинсах и свитере, я бы подумала, что это студентка.

– Да, мне часто говорят, что я молодо выгляжу, – без кокетства признает моя собеседница Ирина Ларионова.

Хотя заочное знакомство рисовало совсем другой образ: гранд-дамы науки, за которой тянется шлейф серьезных исследований, признанных научным сообществом и отмеченных на разных уровнях. В 2015 году она с красным дипломом окончила медико-биологический факультет СибГМУ, а уже сейчас Ирина – лауреат престижной премии имени В. П. Казначеева, лауреат премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры, обладатель премии Законодательной думы Томской области в номинации «Естественные науки». За научные достижения была неоднократно удостоена стипендии президента России и Правительства РФ, именной стипендии «Город Томск». Победитель конкурса 2021–2023 года на право получения стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам. Список ее научных работ, опубликованных в оте­чественных и зарубежных изданиях, и в соавторстве, и где она является первым автором, подобрался к шести десяткам.

Выбор сделан

Она кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник сразу двух лабораторий – биологии опухолевой прогрессии НИИ онкологии Томского НИМЦ и трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины Томского государственного университета. Сфера ее интересов так широка, что в одну строку не вмещается: онкология, молекулярная и клеточная биология, иммунология, рак молочной железы, рак толстой кишки, макрофаги, моноциты, химиотерапия, опухолевая прогрессия. А фраза, которую она чаще всего повторяла в ходе нашей встречи: «Это все так страшно интересно…»

Ирина признает, что в школе в Алтайском крае, где она училась, ей очень нравились химия и биология.

– У меня склад ума химико-биологический, – говорит она. – Я любила эти предметы, они мне легко давались. Перебить эту тягу не могло даже то обстоятельство, что родители часто переезжали и пришлось сменить три города и три школы.

К девятому классу, по признанию Ирины, она поняла, что ее потянуло в сторону судмедэкспертизы. «Может, сериалов насмотрелась», – шутит она. Не исключено, что на выбор не только профессии, но и города для дальнейшего обучения повлияла мама, Галина Анатольевна, химик-эксперт высокой квалификации.

Перед завершением школьного обучения мама и дочь купили каталог вузов и стали смотреть, куда стоит поступать. К тому времени Ирина определилась, что это должен быть медицинский вуз. Мать и дочь объехали несколько городов, но остановились на Томске. Сначала абитуриентка сдала документы на лечебный, где был самый высокий проходной балл, но в конце концов поняла, что медико-биологический ей ближе, и… переложила документы.

Не пожалела нисколько, потому что, когда начали учиться, выяснилось, что тут и судмедэкспертиза, и генетика, и иммунология, и много чего другого, что ей было интересно.

Ей понравилась иммунология, и она считает, что ей изначально повезло с преподавателем. О преподавателях Ирина вообще говорит с восторгом и выражением благодарности в высшей степени. На втором курсе страсть к предмету «Морфология» ей привила профессор Ирина Владимировна Суходоло, которую Ирина считает вдохновителем на протяжении всей учебы. Выяснив, что студентка в дальнейшем хотела бы заниматься онкогематологией, она взяла ее сначала к себе на кафедру, а затем, по договоренности с заместителем директора НИИ онкологии по науке профессором Надеждой Викторовной Чердынцевой, передала под ее начало. Наукой Ирина начала активно заниматься с третьего курса, а к шестому написала диплом, который был признан лучшим – настолько серьезные исследования в нем были отражены. При этом она еще подрабатывала, упорно занималась английским, успевала развлекаться.

А потом был выбор. Красный диплом – хорошо, но куда дальше? Чтобы получить полноценный диплом врача и сертификат, надо идти в интернатуру в СибГМУ, чтобы заниматься наукой – путь в аспирантуру в НИИ онкологии. Она поинтересовалась, можно ли одновременно на оба направления. Ей отказали. И она поступила в интернатуру, а спустя год – в аспирантуру.

Везение или программа успеха?

Наверное, и то и другое вместе. На ее пути оказалась профессор Юлия Георгиевна Кжышковска из Германии, которая руководит отделом врожденного иммунитета и иммунологической толерантности в Университете Гейдельберга в городе Мангейме и в Томске, в ТГУ, создала лабораторию трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины. Поскольку ТГУ попал в топ-5 ведущих национальных вузов, для развития науки было выделено финансирование. На тот момент это был прорывной момент. В ТГУ под реализацию проекта создавалась база, закупалось оборудование, причем аналогов некоторых приборов не было не только в других вузах, но и во всей России. Кжышковска сделала ставку на молодых ученых, и профессор Чердынцева передала Ирину в надежные руки коллеги, оставив и за собой право руководить ее работой. Так Ирина оказывается под надежным и профессиональным научным руководством.

В мае 2015 года она была трудоустроена в новую лабораторию ТГУ, а уже в ноябре отправилась в Германию осваивать новые методы, чтобы впоследствии внедрять их в Томске.

– Это была вообще моя первая поездка за рубеж, – с улыбкой рассказывает Ирина. – Ощущение, как будто человек из деревни приехал в большой город. Конечно, я по сторонам не оглядывалась и рот не разевала, но внутри была буря эмоций: как здорово, что это все со мной, что мне повезло.

Ирина использовала каждую возможность для саморазвития и стала очень усердно работать. И дома, и в поездках. С тех пор в Германию она ездила шесть раз и работала так, что, бывало, по восемь часов стояла у приборов, забывая об отдыхе и еде.

– Все хотелось сделать по максимуму, – объясняет она.

Параллельно она ездит на международные конференции, встречи, которые ее руководители только поощряют. Они нацеливают ее на участие в грантах, которые она выигрывает. И вот результат – на пороге кандидатская, которую Ирина защищает по медицинским наукам в НИИ онкологии, директор которого, профессор Евгений Чойнзонов, на протяжении многих лет активно развивает научное взаимодействие между НИИ онкологии и томскими вузами.

Поскольку работа выполнена на базе двух организаций, они обе указаны в дипломном документе, а руководителями являются и Кжышковска, и Чердынцева.

Что такое хорошо и что такое плохо

Что касается самих исследований, то, говоря словами Ирины, это страшно интересно.

Собственно, направлений исследований два. Первое посвящено опухолеассоциированным макрофагам – это клетки иммунной системы, выполняющие в организме функцию очистки от всего чужеродного. Предшественниками макрофагов являются моноциты. Моноциты вырабатываются костным мозгом и постоянно обновляются, они циркулируют по крови и, поступив в какой-то орган, становятся макрофагами. Если их привлекает опухоль, тогда они становятся опухолеассоциированными макрофагами. Макрофаги очень пластичны и, попадая в опухоль, под ее влиянием могут менять свой фенотип. Одни макрофаги – хорошие, они против опухоли (популяция М1), а другие (популяция М2) начинают работать на опухоль. Опухоль чужеродна и должна убираться иммунной системой, но она включает такие механизмы, которые позволяют ей скрываться от иммунной системы, а макрофаги программируются на ее поддержку. Опухоль растет, происходит быстрое деление клеток, ей не хватает кислорода, она начинает задыхаться, и тогда включается такой механизм, как ангиогенез – рост сосудов, которые и питают эту опухоль. В дальнейшем клетка опухоли может отщепиться и через эти сосуды попасть в другие органы – развиваются метастазы.

В принципе, поведение макрофагов на каждом этапе можно контролировать. И влиять на них ученые научились, но вот переключить плохой фенотип на хороший сложно.

Еще одним из направлений исследований является поиск маркеров, которые бы распознали в организме плохие макрофаги, чтобы от них избавиться, используя имеющийся арсенал средств. Также такие биомаркеры нужны для того, чтобы спрогнозировать дальнейшие последствия заболевания. Это проблема мировой значимости, и многие лаборатории мира озадачены поиском решений.

Вторая часть исследований, которая ведется в лаборатории и продолжается третий год, касается изучения профиля моноцитов крови, предшественников макрофагов, у онкологических больных. Цель исследования состоит в том, чтобы выяснить, запрограммированы ли моноциты опухолью или приходят в нее чистыми и уже там под воздействием опухоли перепрограммируются. Важный вопрос: как химиотерапия может влиять на профиль как моноцитов, так и макрофагов и можно ли найти те биомаркеры, которые будут предсказывать ответ опухоли на терапию для дальнейшей корректировки лечения. Эти исследования поддержаны серьезными грантами, а диссертация Ирины как раз и посвящена тому, как химиотерапия влияет на макрофаги.

– Общая и главная цель в направлении, в котором мы работаем, – выявить мишени, воздействуя на которые мы сможем подавить опухоль или хотя бы повысить эффективность лечения, – уточняет Ирина. – И будем надеяться, что когда-нибудь онкологи (может быть, это будем мы) найдут очень эффективный подход к лечению онкологического заболевания.

Для этого у Ирины все впереди, она уже знает, чему будет посвящена ее докторская диссертация.

Томск – свой город

А сейчас приятное для наших властей и лично для губернатора Сергея Жвачкина, которые добиваются того, чтобы талантливые молодые ученые не уезжали из города.

– А мы и не собираемся никуда, – твердо заявляет Ирина, выражая мнение и своего мужа, тоже молодого ученого, доцента ТПУ кандидата технических наук Кирилла Ларионова, которого уже приглашали на работу в Москву. – Нам здесь хорошо, мы много и с интересом работаем, у нас прекрасные научные руководители, нас окружает комфортная среда. Чего еще надо?

Друзья зовут семью Ларионовых академической, имея в виду, что в ней два ученых. И это определение близко к истине. Путь в академики им открыт…

Автор: Нина Губская

Молодой томский ученый об очевидном, невероятном, сложном и простом

Как и зачем молодежь идет в науку? Однозначный ответ неочевиден, потому что у каждого молодого ученого свой путь в интеллектуальную сферу. Кто-то продолжает семейную традицию, есть те, кто готовит себя в исследователи с детства, а кто-то становится научным сотрудником случайно и… остается.

Но, как бы ни складывалась конъюнктура в обществе или экономическая ситуация в стране, не зарастают дорожки, по которым из глубинки приходят в мир преемники Ломоносова, Ньютона, Эдисона, Канта. Приходят через Богом данную потребность к обретению знания и неистребимое, азартное желание поиска ответов на вопросы: что есть мир, что есть человек и в чем его роль в мироздании.

Допускаю, что еще рано выдавать авансы умным и талантливым ребятам с широким кругозором, нетривиальным видением картины мира, но уже можно не беспокоиться за будущее науки, а «нобелевки» – не за горами. Впрочем, награды находят и молодых ученых. Об одном из них – физике-теоретике, лауреате премии СО РАН имени Ильи Векуа сотруднике ТПУ Борисе Мерзликине – в материале «Томских новостей».

Звезды загораются сами

Вот и доверяй стереотипам… Ведь спроси любого, как выглядит физик-теоретик, ответы будут примерно похожими. Потому при первом знакомстве я даже опешил: улыбчивый молодой человек лет тридцати, спортивного телосложения, с открытым, спокойным лицом. Очень скромный, поскольку был удивлен вниманием к себе: мол, есть более достойные сотрудники.

Борис Мерзликин что ни на есть из глубинки, даже из другого государства: родился в Киргизии, затем на излете Советского Союза семья переехала в Томскую область, в Кожевниково, где он и пошел в среднюю школу. В простой семье не было разговоров о науке: отец – строитель, мама – специалист швейного дела. Подростком он стал задумываться о других материях: из чего соткан мир вокруг? Отвечая на сложные вопросы незаурядного ученика – что такое жизнь, разум, как устроен материальный мир на самом деле, учителя предложили заняться химией и биологией. А значит, нужно идти в медицинский университет, решил юноша, и стал готовиться к стезе врача. Но судьбу нередко определяет случай. Когда Борис учился в старших классах, в школу приезжали преподаватели математики и физики из ТГУ, и их яркая увлеченность разбудила живой интерес.

– Градуса любопытству добавила нетленная «Занимательная физика» Перельмана (это классика, и сколько же поколений ученых росли на этой книжке! – Прим. ред.), – улыбается Борис Сергеевич. – Опять же именно физика могла ответить на мои детские вопросы об устройстве универсума (все, что есть). Вот все это вкупе с романтикой познания, благородной драматургией от хорошей фантастической литературы и стали точкой бифуркации (выбора пути на развилке). Только точные науки, а значит, физический факультет.

А дальше началось восхождение к тайнам физики. Очень повезло с учителями и здесь. Своим научным крестным отцом Борис Мерзликин считает Павла Назарова – старшего преподавателя физического факультета ТГУ, директора физико-математической школы при ТГУ, который мудро подсказал, что физика может быть главным делом жизни.

– Учиться на факультете было не сложно, а интересно, – пояснил наш герой, – на третьем курсе перешел на кафедру теории поля и вплотную приблизился к своим будущим научным интересам.

Все вроде бы как у многих студентов. Но вот тут Борис Сергеевич скромно умолчал, что в студенческие годы зря времени не терял, а кропотливо растил в себе будущего ученого. За годы учебы он был стипендиатом фонда «Династия» (гранты 2009, 2010 годов). Неоднократно выигрывал гранты на участие в Международной школе по современной математической физике в Дубне (2008–2010). Побеждал в конкурсах на участие в летних школах фонда «Династия» в городе Протвино (2009, 2012, 2016). В 2018 году стал лауреатом премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры.

Пути познания неисповедимы

А далее по хронологии: окончил магистратуру физического факультета Томского государственного университета по направлению «Теоретическая и математическая физика». В 2014 году под руководством профессора Иосифа Бухбиндера защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности «теоретическая физика».

– По образованию я физик, специалист в определенной области – математической физике. Этот раздел относится к фундаментальной науке в области теории поля. Интерес к очень сложному направлению в физике, буквально передовой науки, обусловлен влиянием профессора Бухбиндера, моего научного руководителя со студенческих времен.

В науке сейчас все более распространяется узкая специализация: когда-то на заре науки общее представление о природе (физика) поделилось на частные науки, и с тех пор этот процесс только углубляется. Пытались построить математику, применимую для всех, но увы… В каждом направлении свои термины, методы, порой соседствующие разделы изолированы друг от друга.

– И даже теперь о самоопределении говорить рано, – улыбается ученый, – я еще сам не могу сказать, до какой степени я определился. Физика весьма тесно связана с математикой. Парадоксально, но язык физики – это математика. Переплетение двух наук настолько глубоко, особенно в теоретической физике, что порой сложно различить, где начинается математика и заканчивается физика. Эта грань фактически эфемерна.

Если простыми словами, то областью научно-исследовательской деятельности Бориса Мерзликина является теоретическая физика высоких энергий, специализацией – суперсимметричная квантовая теория поля. Текущие научные исследования посвящены изучению шестимерных суперсимметричных калибровочных теорий с расширенной суперсимметрией.

А теперь, представьте, что может быть содержанием таких исследований.

Студенты по ступенькам

В 2010 году Бориса Мерзликина пригласили в ТПУ. И вот уже более 10 лет молодой ученый работает в должности преподавателя, ныне – доцента отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий. Читает высшую математику и математическую физику.

Опыт преподавания у него со студенчества. Начинал с физматшколы. Учил школьников, начиная с восьмиклассников. Он с удовольствием вспоминает то время, потому что ощущал себя почти равным по годам, но уже умудренным опытом. Кстати, при работе в физкабинете ТГУ тоже имел дело с экспериментом, но уже демонстрационным.

– Это была та физика, которую можно было потрогать руками, – оживляется ученый. – Эксперименты проводились на уникальном оборудовании. Некоторым приборам было значительно более 100 лет. Представляете, мы использовали настоящую лампочку Эдисона! Нам говорили: осторожней, такой лампочки нет даже в музее Эдисона. Были и другие наглядные раритеты. С такими роскошными опытами физика казалась понятной и учиться было интересно.

Преподавание, конечно, отнимает немало времени от науки, но, обучая, учишься сам. В основном я работаю со студентами третьего курса. Какой я преподаватель (мы не поленились и посмотрели отзывы студентов: их оценка преподавателя в среднем – 4,5. Прим. ред.)? – снова улыбается Борис Сергеевич. – Я не жадный на положительные отметки, потому что помню себя студентом. Я лояльный преподаватель. Но моя задача облегчается точностью математики, в отличие от гуманитарных наук, где может оцениваться и позиция. У нас просто: решил задачу или нет. Если затруднения, то начинаешь помогать вопросами. Студент, как обычно, ничего не помнит, уточняешь детали. Видно, что человек, даже ошибаясь, понимает суть.

Истина жизни

Но все же главная путеводная звезда ученого – поиск.

– Самые счастливые люди – это ученые. Они занимаются любимым делом и еще за это получают деньги, – снова улыбается Борис Мерзликин. – Правда, теоретикам исторически сложней с материаль­ными благами, чем представителям прикладных наук. Может, не вполне корректное сравнение, но это как в спорте: всегда хочется достичь очередного рубежа. Это тяжело, но все определяется работой и, возможно, счастливым случаем. У нас в Томске очень сильные научные школы теоретиков в ТГУ, политехническом и педагогическом университетах. Но наука – это прежде всего тяжелый труд. Каждый день открытия не случаются. Зачастую рутинный и малопривлекательный, он не всем по вкусу. Причем результаты трудно прогнозируемы: год работаешь, а результата нет, удручает, особенно если в рамках какого-то проекта. Опять же нельзя сделать эксперимент и получить ответ хотя бы на уровне «да» или «нет». У теоретиков только мысленный эксперимент. Экспериментальная же физика, наоборот, за последнее время колоссально продвинулась вперед. Есть ряд прорывов, открытий, например, в области детектирования гравитационных волн. Сейчас российские ученые участвуют в решении задач по поиску еще не частиц – аксионов, магнитных монополей, частиц темной энергии. Захватывающие перспективы для молодежи, и все больше людей увлекаются научными исследованиями, это занимает всю жизнь.

– Так что личного времени остается мало (смеется). Замечательно, что удается иногда почитать какую-нибудь беллетристику, обсудить с женой (она тоже физик). Погулять с дочерью, покататься на коньках, да мало ли простого житейского счастья, которое ученым только снится.

И снова поскромничал о своей многогранной деятельности ученый. Борис Мерзликин еще и серьезный организатор науки. В настоящее время он является руководителем гранта президента РФ для молодых кандидатов наук и основным исполнителем ряда грантов, в том числе для научных групп. Результаты научной деятельности ученого неоднократно представлялись на ведущих международных конференциях. К своему немаленькому научному багажу он добавлял научные стажировки в ведущих мировых научных центрах Италии, Польши, Германии.

Дважды томич был приглашенным ученым для проведения совместных научных исследований в Институте теоретической физики Университета им. Фридриха Шиллера в Йене (Йена, Германия).

Автор: Анатолий Тетенков

Для кого Томск и наука неразделимы

Список всего, что успел сделать за годы научной деятельности Николай Ратахин (а ему недавно исполнилось 70 лет), весьма внушительный. Одно перечисление достижений ученого в любимой им сфере займет не одну страницу. Но масштаб личности Ратахина таков, что он проявил себя не только в науке, но и стал блестящим организатором, многие годы возглавляя Президиум Томского научного центра СО РАН. А еще общественная деятельность – он избирался депутатом Думы города Томска. Все, кто сталкивался с Николаем Александровичем, знают его открытый характер, коммуникабельность, желание всегда прийти на помощь.

Николай Александрович родился в 1950 году в маленьком селе Иркутской области. Кто бы из односельчан мог тогда подумать, что рядом с ними носится босиком по проселочным дорогам будущий академик?

После окончания физического факультета Новосибирского государственного университета была аспирантура Томского института автоматизированных систем управления и радиоэлектроники. Трудовую деятельность начал стажером-исследователем в отделе сильноточной электроники Института оптики атмосферы СО АН СССР. В Институте сильноточной электроники СО РАН работает 43 года, прошел путь от младшего научного сотрудника до директора института. Долгое время руководил в институте лабораторией, с 1994-го заведует отделом высоких плотностей энергии.

В числе важнейших достижений…

Основное направление научной деятельности Николая Ратахина, доктора физико-математических наук, члена-корреспондента и действительного члена РАН по отделению физических наук, – исследование и разработка эффективных методов компрессии электромагнитной энергии и ее преобразования в мощные потоки заряженных частиц и рентгеновское излучение в широком спектральном диапазоне. Он первым (при участии сотрудников Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН) выполнил прямые измерения характеристик плазмы в сильноточных диодах с взрывной эмиссией электронов. B 2001 году в составе авторского коллектива был удостоен первой премии Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна) за работу «Исследование реакций между легкими ядрами в области ультранизких энергий с использованием лайнерной плазмы».

Под руководством Николая Ратахина разработаны оригинальные наносекундные мегаамперные установки тераваттного диапазона мощности СНОП-3, МИГ, СГМ, по ряду параметров не имеющие аналогов в мире. В многоцелевом импульсном генераторе (МИГ) – уникальной научной установке России – совмещены практически все известные способы формирования мощных электрических импульсов. Установка позволяет получать такие импульсы в широком диапазоне параметров, проводить эксперименты по электродинамическому сжатию и электровзрыву провод­ников, ускорению плазмы, созданию мультимегагауссных магнитных полей и их воздействию на материалы, формировать сильноточные релятивистские пучки электронов.

Коллективом исследователей, работающих под научным руководством Николая Ратахина, получены важные результаты в области физики экстремальных состояний вещества. Показано, что мощность в импульсах мягкого рентгеновского излучения Z-пинчей может превышать выходную электрическую мощность используемого генератора. Разработан источник точечного тормозного рентгеновского излучения с рекордными параметрами на основе плазмонаполненного стержневого диода. Созданы источники импульсного тормозного излучения с большой облучаемой площадью. Продемонстрирована высокая эффективность генерирования вспышек рентгеновского излучения с помощью планарных лайнеров и потоков нейтронов с помощью Z-пинчей. Мощный импульсный источник нейтронов на основе дейтериевого лайнера с интенсивностью 10 трлн частиц за импульс, реализованный на уникальной научной установке России ГИТ-12, вошел в число важнейших достижений по физике в Сибирском отделении РАН за 2018 год. Среди учеников Николая Александровича – пять кандидатов и два доктора наук, в том числе один член-корреспондент РАН.

Во главе института

С 2006 года Николай Ратахин – директор Института сильноточной электроники СО РАН. За этот период в институте получен ряд крупных научных результатов. Развернуты исследования по генерированию мощных фемтосекундных лазерных импульсов и создана не имеющая мировых аналогов гибридная лазерная система THL-100, на которой получена рекордная мощность ­излучения 40 тераватт (результат в числе важнейших достижений СО РАН по физике за 2019 год). Впервые в мире разработан метод ударного возбуждения генераторов мощных наносекундных СВЧ-импульсов, позволяющий управлять фазой колебания. На основе нелинейных гиромагнитных линий созданы компактные многоканальные гигаваттные источники СВЧ-импульсов с когерентным сложением полей излучения и электронным сканированием (премия президента Российской Федерации в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год). Ученые ИСЭ СО РАН были удостоены Общенациональной неправительственной Демидовской премии (2007), международных научных премий У. Дайка (2008) и Э. Маркса (2019), а также премии Правительства Российской Федерации в области образования (2013).

В институте под руководством Николая Ратахина возобновлены в значительных объемах разработки и поставки в российские организации мощной электрофизической техники специального назначения. Ряд установок, включая источники электромагнитного излучения в различных частях спектра, создан для предприятий ГК «Росатом». Значительно возросла активность научного коллектива института в поиске дополнительных средств финансирования исследований. Выполняется большое число проектов РНФ и РФФИ. За период с 2015 по 2019 год объем средств, привлеченных помимо субсидии федерального бюджета, увеличился со 190 до 370 млн рублей. С начала 2019 года в институте действуют две новые научные лаборатории, укомплектованные молодежными кадрами.

Первый среди равных

Николай Ратахин – член Президиума Сибирского отделения РАН, заместитель председателя Объединенного ученого совета по физическим наукам СО РАН. Сопредседатель регулярно проводимого в Томске международного конгресса «Потоки энергии и радиационные эффекты» (EFRE). Осуществляет руководство интеграционной программой фундаментальных и прикладных научных исследований «Электроразрядные, пучково-плазменные, лазерные технологии и средства экологического мониторинга для развития производственно-хозяйственных комплексов Сибири и Дальнего Востока» в рамках реализации Концепции создания в Томской области инновационного территориального центра «ИНО Томск».

Николай Ратахин председательствовал в Президиуме Томского научного центра СО РАН, был и председателем совета директоров институтов ТНЦ СО РАН. Эта его деятельность значительно способствовала координации научных исследований в академических институтах Томска, налаживанию сотрудничества с другими научными организациями, подведомственными Минобрнауки России. Николай Александрович 15 лет преподает в Национальном исследовательском Томском политехническом университете, в течение ряда лет заведовал кафедрой высоковольтной электрофизики и сильноточной электроники.

Во благо Академгородка

Николай Ратахин был избран депутатом Думы города Томска шестого созыва (с октября 2016 года по сентябрь 2020 года), где входил в комитет по бюджету, экономике и собственности и в постоянную комиссию по транспорту. Как депутат добивался реализации муниципальных программ развития в томском Академгородке, большая часть территории которого находится в федеральной собственности. По его инициативе территория томского Академгородка дважды вошла в городскую программу «От томского двора – до олимпийского пьедестала» с установкой комплексов общефизической подготовки. Николай Александрович регулярно оказывал депутатскую поддержку организациям, действующим в Академгородке: совету ветеранов, Дому ученых, профсоюзной организации ТНЦ СО РАН, детскому саду, библио­теке, Академэкоцентру. При его поддержке проводились празднования Дня Победы, Дня космонавтики, Дня матери, Дня Академгородка, спортивные соревнования. Депутат Николай Ратахин оказывал помощь в приобретении инвентаря и снаряжения ДЮСШ, расположенным в Академгородке.

Оставляя должность директора ИСЭ СО РАН, академик Николай Ратахин планирует заняться реализацией имеющихся у него творческих замыслов в области физики высоких плотностей энергии и экстремальных состояний вещества, разработкой нового поколения высоковольтных импульсных установок, в основу которых будет положена новая компонентная база.

Автор: Ольга Булгакова