Человек Наук. Физик-экспериментатор — о кристаллах, санкциях и постмодернизме

Мы встретились с ученым (он оказался молодым парнем в джинсах) в его лаборатории и попросили объяснить нам все на пальцах, а заодно поговорили о деньгах, загранице и сериалах. Потом просто убрали свои наивные вопросы и оставили главное.

«Мы хотим понять, как всё устроено на микроуровне»

Когда я начинаю рассказывать, над чем я работаю, обычно получается очень долго. Но если совсем просто, то мы исследуем различные сегнетоэлектрические материалы: монокристаллы и керамики. Разница вот в чем: монокристаллы имеют упорядоченную структуру, а керамика, по сути, это спеченный порошок. Берутся исходные химические реагенты и при большой температуре спекаются в конечный материал. Монокристаллы имеют лучшие свойства, но керамики дешевле в производстве.

Основное отличие сегнетоэлектриков — это встроенное электрическое поле. Аналогом сегнетоэлектриков, например, являются ферромагнетики, это как раз то вещество, из которого делают магниты за счет сильного встроенного магнитного поля. Встроенное электрическое поле в сегнетоэлектрике приводит к возникновению пьезоэлектрического эффекта: при давлении на кристалл на его поверхности концентрируется электрический заряд. И наоборот, приложение электрического поля к кристаллу приводит к его расширению в направлении приложенного поля — это обратный пьезоэлектрический эффект. Тот же эффект есть в сегнетоэлектрической керамике.

Пьезоэлектрический эффект и применяется чаще всего в современных устройствах. Ну самый простой пример — зажигалка. Резко сжав керамику, вы порождаете разряд-искру, которая зажигает пламя. Более сложное применение — в устройствах точного перемещения. Изменяя напряжение, приложенное к керамике, можно контролируемо изменять ее размер, то есть перемещать функциональные устройства на заданные расстояния. Спектр применения — колоссальный: от элементов двигателей внутреннего сгорания до устройств микромеханики в сотовых телефонах.

Мы не делаем какой-то готовый продукт, мы улучшаем свойства материалов. Например, сейчас во всех устройствах микроперемещения используются материалы на основе титаната-цирконата свинца — они токсичны, при производстве приходится сооружать специально оборудованные помещения. Это неудобно и неэкологично. Европа уже начала от этого постепенно отказываться и переходить к бессвинцовым материалам.

Но пока характеристики таких материалов значительно уступают аналогам. И вот мы пробуем разобраться в микроскопической структуре бессвинцовых материалов, исследуем различные составы бессвинцовых керамик и пытаемся определить, как между собой связаны свойства объемного материала и его локальные характеристики. Размер зерен, их внутренняя структура принципиально влияет на конечные свойства. Задача у нас — создать бессвинцовые аналоги системы титаната-цирконата свинца с теми же значениями величин полезных свойств.

Вообще о практическом применении мы должны думать только в перспективе. Академическая наука — это немножко другой мир. Мы же работаем в фундаментальной области — там, где нужно получить какие-то качественно новые знания и использовать их для развития каких-то материалов. А есть абсолютно прикладная наука, где срок коммерциализации идеи — 3–5 лет, у нас же срок гораздо больше — лет 10, если грубо. Тот же Максвелл, когда открывал свои уравнения, не думал ведь: «Так, сейчас я придумаю все — и года через три начну на этом зарабатывать». Ушло несколько десятков лет, чтобы из этого выросли все современные электрические устройства.

«Из-за санкций совместных грантов с зарубежными странами стало меньше. Если раньше было много совместных грантов со странами ЕС и США, то сейчас в основном это страны БРИКС: Индия, Китай, Бразилия».

Большинство ученых во всем мире сейчас работает в глобальной коллаборации: например, мы не занимаемся синтезом керамических материалов, это делают в Словении, другая часть исследований ведется в Португалии и США. А мы в Екатеринбурге проводим свою работу, связанную с зондовой микроскопией и исследованием локальных электрических и пьезоэлектрических свойств.

Российские власти сейчас очень заинтересованы в подобного рода исследованиях. Я вижу, что выделяется много грантов для ученых и лабораторий. Из-за последних геополитических событий международных проектов стало меньше. Три-четыре года назад было гораздо больше совместных исследовательских проектов между разными странами — Германией, США, Россией, Британией. Сегодня само сотрудничество никуда не делось, но материальная поддержка теперь больше оказывается на локальном, российском уровне. Совместные проекты сейчас в основном реализуются со странами БРИКС — Китаем, Индией, а раньше были в основном с Европой и Штатами.

Кроме того, из-за санкций российским ученым все чаще ставится задача не только исследовать что-то новое, но и копировать уже готовые зарубежные наработки. Но все равно исследователи сегодня больше сотрудничают, нежели конкурируют друг с другом. Соперничать никому не выгодно, ведь все равно все фундаментальные работы проводятся в нескольких лабораториях в разных странах мира и друг без друга им не обойтись.

«На написание заявок и отчетов у меня уходит почти половина рабочего времени. И только половина остается на науку».

Премия Scopus Award, которую я выиграл, денег мне никаких не принесла. Ну да, у меня на столе теперь стоит эта стеклянная штука, и в газетах про меня написали. Но зато наличие этой премии дает мне бонус при рассмотрении заявки на грант.

В принципе, грант на исследования сейчас получить не проблема. Но для этого нужно быть активным, постоянно подавать заявки, писать отчеты, доказывать, что то, что ты делаешь, актуально и значимо. И главная, наверное, проблема российской науки в том, что на эту всю бюрократию уходит до 50% времени. Если в других странах исследователь в основном занимается наукой, то я очень много времени трачу как раз на эти бумаги.

Я ездил на повышение квалификации во многие зарубежные лаборатории — в Европу, в США. Там комфортнее работать как раз потому, что ничего не отвлекает. Там ты просто работаешь, а здесь — все эти заявки, бумажки — все, что не относится непосредственно к моей научной деятельности, но я должен этим заниматься. А вот оборудование в некоторых зарубежных лабораториях хуже нашего. По уровню технической оснащенности УрФУ можно сравнить, наверное, с ведущими американскими лабораториями.

Ну и, конечно, за рубежом ученым больше платят. Это очевидно. Хотя и тут жить можно. Я преподаю еще, но основная часть моего заработка — это гранты, проекты. За публикации в университете платят отдельные суммы. В общем, на эти деньги реально можно существовать. Плюс стажировки — в 70–80% случаев их оплачивал университет.

«Я живу в реальном мире. И это постмодернистский мир».

Я не смотрел «Теорию большого взрыва», но слышал про этот сериал, конечно. Я — не Шелдон Купер, я же в реальном мире живу. Выхожу из своей лаборатории — и нормально, мне все нравится. Спортом занимаюсь — кудо, легкой атлетикой. С друзьями общаюсь, они у меня самые разные: есть друг, который на заводе работает, есть друг — большой начальник в банке.

У нас же вообще постмодернистское общество, у нас все может сосуществовать. А противоречия заложены в самой сути общества. Посмотрите на Google: с одной стороны, исключительно коммерческая структура, а с другой — они зовут каких-то тибетских монахов лекции у себя читать. Мне кажется, к этому все должно в конечном счете стремиться — к капитализму с человеческим лицом.