Материалы портала «Научная Россия»

Над чем работает МИФИ

Над чем работает МИФИ
Один из самых успешных российских университетов рассказал о своей работе и наиболее перспективных проектах.

Научно-исследовательский ядерный университет МИФИ — один из немногих российских вузов, входящих в престижные международные рейтинги. Среди последних достижений — попадание в предметный мировой рейтинг университетов U.S. News & World Report по физике и 20 место по в мире по доле публикаций в международном соавторстве. В еще одном ключевом рейтинге — THE — у МИФИ 13 место. В последней редакции Национального рейтинга университетов вуз занял второе место после МГУ. Недавно также было объявлено о том, что НИЯУ МИФИ стал одним из трех вузов России, ставших участниками сети ядерного образования STAR-NET, а ее президентом стал ректор МИФИ Михаил Стриханов.

Несмотря на столь внушительные показатели, в лентах научных новостей упоминания НИЯУ МИФИ встречается довольно редко. Причина тому во многом кроется в определенной закрытости университета для широкой публики, объяснение которой можно увидеть в названии университета: все, что связано с ядерной отраслью, традиционно сопровождалось режимом особой секретности. Однако МИФИ готов менять это представление. В октябре 2015 года у журналистов появилась уникальная возможность своими глазами посмотреть ведущие научные центры и лаборатории университета и услышать от ученых НИЯУ МИФИ об их основных проектах.

Уникальный нейтринный детектор RED-100

Название изображения

Лаборатория экспериментальной ядерной физики НИЯУ МИФИ под руководством профессора Юрия Ефременко ведет разработку нейтринного детектора, получившего название РЭД-100 (RED-100, Russian Emission Detector [нельзя не отметить удачную игру слов — прим. ред.]). Детектор использует эффект когерентного рассеяния, его основная прикладная цель — мониторинг ядерных реакторов. По словам ученых, такими компактными и недорогими детекторами в будущем будут оснащаться реакторы атомных электростанций, что позволит на порядок повысить уровень их безопасности. С его помощью можно контролировать мощность реактора и изотопный состав топлива по мере его выгорания.

Во всех действующих в настоящее время приборах для регистрации нейтрино используется  эффект  обратного  бета-распада легких  ядер. Однако RED-100 работает на другом принципе, позволяющем сделать детектор более компактным, мобильным и недорогим. Этот подход основан на использовании эффекта когерентного рассеяния нейтрино на тяжелых ядрах, за счет чего удается значительно повысить чувствительность  к  реакторным  антинейтрино.

Кроме прикладного значения для атомной энергетики, детектор поможет развивать и фундаментальную науку. Эффект когерентного рассеяния нейтрино на тяжелых атомных ядрах был предсказан в рамках Стандартной модели около 40 лет назад, но до сих пор не наблюдался экспериментально из-за чрезвычайной сложности регистрации. Его наблюдение  имеет важное научное значение для проверки Стандартной модели и развития теоретических моделей эволюции Вселенной. 

Лаборатория уже построила экспериментальный образец детектора, сейчас он проходит тестовые испытания. Работа ведется международным коллективом ученым, входящих в коллаборацию COHEREN.

Нанокристаллы для технологий и медицины

Название изображения

Лаборатория нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ, возглавляемая профессором Игорем Набиевым, занимается изучением переноса энергии и сверхбыстрых процессов на наноуровне и применение полученных результатов в молекулярной диагностике заболеваний и для создания гибридных нано-био систем. За сложной формулировкой на самом деле стоит множество крайне важных прикладных исследований, о некоторых из них подробно рассказали сотрудники лаборатории.

Так, группа наномедицины работает над созданием принципиально новых методов диагностики онкологических, инфекционных и аутоимунных заболеваний. В основе приборов — искусственно синтезированные биомолекулы с полупроводниковыми флуоресцентными нанокристаллами и оптически кодированными микросферами. На деле это технология, которая позволяет очень быстро диагностировать не просто само заболевание, а тонко дифференцировать его тип — отдельный оптический код можно создать для каждой молекулы. Это основа для персонализированной медицины, признанной, собственно, будущим современной медицины. Специалисты сотрудничают с Онкоцентром им. Блохина.

Флуоресцентные нанокристаллы, разработка которых ведется в лаборатории, находят свое применение в широчайшем спектре технологий — биофотовольтаике, биоэнергетике, производстве биотоплива и так далее. Начинается же эта работа с фундаментальных исследований в группе нанохимии, где проводится, в частности, направленная химическая модификация поверхности нанокристаллов с целью придания необходимых функциональных свойств.

Всего за три года работы лаборатории опубликовано более 130 статей, зарегистрировано 8 патентов, сейчас это ведущая мировая лаборатория в данном направлении.

«НЕВОД» для природных частиц

Название изображения

Экспериментальный комплекс НЕВОД — единственная в мире установка, позволяющая проводить фундаментальные и прикладные исследования с использованием природных потоков частиц на поверхности Земли во всем интервале зенитных углов (от 0 до 180 градусов) и в рекордном диапазоне энергий (1 – 1010 ГэВ).

Данные, получаемые от комплекса, позволяют проводить исследования как в рамках астрофизики и физики частиц, так и проводить мониторинг и прогнозирование состояния околоземного пространства (к примеру, предсказывать геомагнитные бури).

Основные приборы комплекса — это черенковский водный детектор (ЧВД) объемом 2000 куб. м; координатный детектор ДЕКОР общей площадью 70 кв. м для регистрации частиц под большими зенитными углами; годоскоп УРАГАН, непрерывно регистрирующий поток мюонов в интервале зенитных углов от 0 до 80 градусов; прототип детектора для измерения атмосферных нейтронов ПРИЗМА-32. Кроме того, в комплексе работает аппаратура для метеорологических наблюдений, технологические системы водо- и газоподготовки и другие приборы.

Некоторые данные, получаемые с помощью НЕВОДа, открыты для всех заинтересованных лиц и публикуются на сайте МИФИ в онлайн-режиме.

Ядерная электроника

Название изображения

В Наноцентре МИФИ специалисты Института функциональной ядерной электроники работают над созданием новых технологий сразу в нескольких направлениях. Уникальность Центра — в обеспечении непрерывности исследовательского процесса и опытной технологии на полномасштабной линейке технологического оборудования. Работа начинается с фундаментальных исследований, а заканчивается созданием действующего прототипа нового прибора.

Сегодня три основные направления работы — это создание СВЧ-активных элементов (транзисторы, диоды и т.д.), создание солнечных элементов, создание LED-диодов и ультрафиолетовых диодов.  Ведутся также исследования и анализ свойств материалов, начиная с исследования их кристаллической структуры в объеме и на поверхности и заканчивая электронными и оптическими свойствами. 

От нанокапсулы до криптогарнитуры

Название изображения

В инжиниринговом центре МИФИ работают в основном студенты и аспиранты. Это не мешает разработкам центра выходит на этап промышленного производства и становится коммерчески успешными. Здесь большая наука имеет шанс воплотиться в конкретные приборы, многие из которых станут частью нашей повседневной жизни.

Самое известная разработка — нанокапсула. Этот небольшой прибор совсем скоро станет доступен как замена тяжелой процедуры гастроскопии. Человек просто глотает капсулу, и камера, установленная в ней, передает все данные о желудочно-кишечном тракте на специальный USB-носитель, а потом и на компьютер врача. Пока эта технология находится на этапе сертификации и подготовки к серийному производству, инженеры МИФИ уже ведут работу над усовершенствованной версией технологии: путешествием по организму пациента новой нанокапсулы врач сможет управлять с помощью джойстика.

Другая разработка инженеров для медицины — это гамма-локатор. Небольшой прибор позволяет быстро и эффективно диагностировать присутствие опухолей в организме: устройство реагирует на препарат, который при введении накапливается именно в патологически измененных тканях. Частью медицины будущего станет и другой прибор — позволяющий самостоятельно взять у себя анализ крови и отправить его в лабораторию.

Целый ряд разработок инжинирингового центра связан с технологиями безопасности. Это криптогарнитура, шифрующая все разговоры ее владельца по мобильному, и технология AutoVisor, защищающая электронику автомобиля от хакерских атак, и специальные технологии для защиты автоматических систем управления на предприятиях, и ряд других.

криптогарнитура мифи нанокристаллы нейтринный детектор red-100

Назад

Иллюстрации

Все фото

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий