Санкт-петербургский Физико-технический институт, знаменитый Физтех имени его первого директора А.Ф. Иоффе, один из флагманов отечественной академической науки, отметил недавно столетний юбилей. Пожалуй, ни один другой институт не дал миру такого количества выдающихся ученых. В разные годы здесь работали Н.Н. Семенов и П.Л. Капица, Л.Д. Ландау и Ю.Б. Харитон, Г.А. Гамов и Д.В. Скобельцын, И.В. Курчатов и А.П. Александров, Я.И. Френкель и Б.П. Константинов, Ж.И. Алферов. И даже Л.С. Термен, создавший удивительный музыкальный инструмент, — выходец из этих стен. История Физтеха необычайно богата на великие открытия, масштабные проекты и драматические моменты. Но не менее интересен Физтех сегодня, его перспективы впечатляют. Об этом и о скрытой от постороннего глаза логике развития ФТИ рассуждает главный научный сотрудник института академик Андрей Георгиевич Забродский, бывший шестым директором Физтеха в 2003– 2018 гг.
2 ноября 2018 г. Физико‑технический институт им. А.Ф. Иоффе отметил столетний юбилей. В этот день состоялось выездное торжественное заседание президиума РАН совместно ученым советом ФТИ с повесткой «100 лет развития ФТИ им. А.Ф. Иоффе: от опыта прошлого — к проектам будущего».
Как начинался Физтех
Чтобы понять логику развития нашего Физтеха, начать надо, по-видимому, с работы А.Ф. Иоффе в Германии в начале XX в. Там, в Мюнхене, он приобщался к самостоятельным физическим исследованиям под руководством самого Вильгельма Рентгена, ставшего самым первым лауреатом Нобелевской премии по физике за открытие лучей, названных его именем. Немецкая физика начала XX в. а была самой передовой в мире.
Вооруженный ее идеями, А.Ф. Иоффе в 1906 г. возвращается в Петербург. Ищет работу в профессуре университета, но находит ее в Политехническом институте. Организует там кружок по изучению новой физики.
Грянула революция. Кто-то окунулся в политику, кто-то думал о развитии науки в России. А.Ф. Иоффе вместе со своим коллегой по Политеху М.И. Неменовым вынашивали идею создать исследовательский институт, сориентированный по передовым научным направлениям того времени: радиологическому с медико-биологическими применениями, рентгеновскому и физико-техническому. Потом возникло еще оптическое направление. По легенде, на подножке поезда, отходившего из Петрограда в Москву 23 сентября 1918 г., нарком просвещения А.В. Луначарский подписал «на коленке» решение об открытии Государственного рентгенологического и радиологического института (ГРРИ). Через два месяца оптический отдел выделился из него в качестве самостоятельного Государственного оптического института.
В 1921 г. принимается решение и о выделении оставшихся в ГРРИ отделов в самостоятельные институты. На основе физико-технического отдела, который возглавлял А.Ф. Иоффе, образуется под его же руководством Государственный физико-технический рентгеновский институт (ГФТРИ), который и дал начало нашему Физико-техническому институту.
Наркомтяжмашевские гены
А.Ф. Иоффе разворачивает значительную часть института в направлении решения научно-технических задач индустриализации, создает под своим руководством прикладную лабораторию, которая подчинялась непосредственно Высшему совету народного хозяйства (ВСНХ). Она работала по заказам промышленности, поднимала научно-технический уровень производства и быстро расширялась. Например, когда в 1925 г. молодой Игорь Курчатов приехал по приглашению А.Ф. Иоффе работать в Физтех, он был оформлен на ставку именно в этой лаборатории. А когда по стране прокатилось волна коллективизации, А.Ф. Иоффе открывает Физико-агрономический институт (которым руководит до самой смерти в 1960 г.), имевший главной задачей разработку агротехнологий для ускоренного развития сельского хозяйства страны.
В 1933 г. институты становятся независимыми. Один из них, руководимый А.Ф. Иоффе, получает название «Ленинградский физико-технический институт» (ЛФТИ), которое сохраняется за ним вплоть до 1960 г. В 1939 г. ЛФТИ и все созданное им в годы индустриализации большое семейство физико-технических институтов по всей стране перешли в ведение АН СССР и академий союзных республик.
Но наркомтяжмашевское прошлое по сей день продолжает оказывать огромное влияние на формирование тематики исследований института и на менталитет его сотрудников. В сознании нескольких поколений физтеховцев прочно укоренилось, что Фихтех – институт государственный. Государство ставило перед Физтехом важнейшие научно-технические задачи, и институт их с честью выполнял, чем и прославился не менее, чем научными открытиями.
Вершина мирового научного признания – две Нобелевские премии за работы, сделанные в Физтехе. Их получили Н.Н. Семенов и Ж.И. Алферов. Три нобелевских лауреата сделали свои отмеченные премией работы в других институтах, но в разные годы работали в ЛФТИ: П.Л. Капица, Л.Д. Ландау и И.Е. Тамм. Тесное сочетание фундаментальной и прикладной науки, сферы исследований и разработок, взаимодействия с гражданским и оборонным секторами промышленности характерно и для сегодняшнего Физтеха.
Физтех – авиации, армии и флоту
В 1934 г. на имя академика А.Ф. Иоффе поступает запрос из управления войск ПВО – провести совещание о возможности создания радиолокации на основе электромагнитных волн. В то время приближение самолетов определялось «на слух», с помощью звуковых пеленгаторов. Но скорость распространения звука относительно невелика – 350 м/с. Поэтому по мере возрастания скоростей в авиации стали недопустимо уменьшаться как точность определения координат самолетов, так и время от их обнаружения до подлета к цели. Надо было осуществить переход в локации к «быстрым» электромагнитным волнам. Мирового опыта не было.
По итогам проведенного А.Ф. Иоффе совещания в ФТИ была создана лаборатория по разработке импульсных радиолокационных станций (РЛС), которую возглавил Д.А. Рожанский, а после его смерти – Ю.Б. Кобзарев. Уже в 1939 г. была принята на вооружение созданная физтеховцами РЛС «Редут» с дальностью обнаружения 150 км. К началу войны появился и ее корабельный вариант. Но хорошо прикрыть радиолокационными комплексами в годы войны удалось только Москву и Ленинград. Если общие потери Ленинграда в годы войны составили около 1 млн человек (в основном, от голода), от артбострелов – примерно 40 тыс., то от бомбежек – только около 8 тыс.
В 1936 г. командующий Балтийским флотом адмирал И.С. Исаков поставил перед А.Ф. Иоффе и ЛФТИ задачу борьбы с магнитными минами, которые представляли собой реальную угрозу для крупных военных кораблей. Их взрыватель похож на стрелку компаса – реагирует на магнитное поле корабля. Поле возникает еще на этапе строительства, когда идут ковка, штамповка и деформация металла. Потом корабль дополнительно намагничивается уже магнитным полем Земли. Это оружие было известно еще со времен Первой мировой войны. Магнитные мины располагали на дне, как правило, на мелководье, вблизи военно-морских баз. Флот оказывался заблокированным на базе и не мог выйти в море.
А.Ф. Иоффе поручил эту ответственную работу будущему президенту Академии наук СССР А.П. Александрову, который в то время занимался совсем другой темой – полимерами. Правда, у него был опыт работы с Военно-морским флотом – когда-то занимался разработкой резака для преодоления противолодочных сетей. За три года была разработана и создана система размагничивания кораблей, которая вошла в историю как «система ЛФТИ». Сразу после начала войны под руководством А.П. Александрова была сформирована команда из 24 физтеховцев (в нее вошел и И.В. Курчатов, оставивший на время ядерную физику). Ее разделили на группы, занимавшиеся во фронтовых условиях размагничиванием кораблей на всех флотах и флотилиях. Без разрешения руководителя группы ни один военный корабль не мог выйти в море. «Прежде чем в поход идти, побывай у ЛеФеТи», – говорили моряки. В годы войны «система ЛФТИ» доказала свою стопроцентную надежность. Ни один из военных кораблей, на которых она работала, не подорвался на магнитной мине.
«Наука в годы блокады не замирала ни на минуту»
Блокада – особая страница в истории ФТИ, Ленинграда и ленинградцев, к которой относишься с трепетом и благоговением. В первые месяцы войны половина мужской части ЛФТИ добровольно или по призыву ушли в Ленинградскую армию народного ополчения и действующую армию. Из второй половины 70 сотрудников во главе с А.Ф. Иоффе были эвакуированы в Казань, а 103 человека во главе с П.П. Кобеко, которого называли «блокадным директором», остались в окруженном городе. В 1941-1943 гг. город потерял от голода половину населения, а ЛФТИ – лишь одного! Почему? Тому было две причины.
Довоенный ЛФТИ, мастерская
П.П. Кобеко, будучи специалистом по химической физике, разработал технологию очистки запасенных в институте для ремонта натуральной олифы и масляных красок, чтобы их можно было употреблять в пищу. Получился весьма калорийный продукт. Потом стали очищать олифу и краски, которые привозили и с других предприятий города. Очищенными их возвращали обратно. А еще Павел Павлович вместо типичной для института лабораторной структуры организовал в блокадном Физтехе систему мастерских по очистке масел и красок, размагничиванию кораблей, производству гидрофобной земли и т.п., что позволило снабжать физтеховцев продовольствием уже по рабочим карточкам.
Зачем была нужна гидрофобная земля, которая не впитывала воду? Очень просто. На производство бетонных укреплений (дотов) не хватало цемента. Приходилось вместо них строить земляные укрепления – дзоты, которые размывали ленинградские дожди.
Еще один сюжет, имевший первостепенное значение для блокадного Ленинграда. С открытием в конце ноября 1941 г. Дороги жизни – по льду Ладожского озера – возникла серьезная проблема ее эксплуатации. Машины, преимущественно легкие, почему-то разрушали лед, гибли люди и ценные грузы. Обратились в ЛФТИ к П.П. Кобеко – разобраться, в чем дело.
Было специально сконструировано и изготовлено более 50 приборов, получивших название «прогибографы», для изучения колебаний льда. В результате быстро проведенного исследования выяснилось, что дело в резонансе, который возникает при совпадении скоростей машины и волны подо льдом. Примешивается также интерференция от разных машин, их колонн, с отраженными от берега и препятствий волнами.
С.Е. Бреслер и М.В. Гликина в лаборатории
Результатом стали строгие рекомендации по организации движения на Дороге жизни, которую поддерживали указатели по трассе и девушки-регулировщицы. Дорога жизни функционировала до апреля 1942 г. при толщине льда всего в 10 см! Впоследствии физтеховские прогибографы успешно применялись при подготовке крупных войсковых операций 1943-1945 гг., включая частичное снятие и прорыв блокады, связанных с переброской войск и тяжелой техники по льду.
Еще одна беда, с которой столкнулся блокадный Ленинград, состояла в том, что из-за мутации микробов, вызывающих газовую гангрену, болезнь развивалась настолько стремительно, что раненых не успевали довезти до госпиталя. А созданного англичанами перед войной пенициллина не было...
Задача создания собственного антибиотика была решена в ФТИ под руководством С.Е. Бреслера и М.В. Гликиной в 1941-1942 гг. Из штамма плесневых грибов была сделана культура, которая была быстро доведена до клинических испытаний и применения в самом большом эвакогоспитале города № 1170. Тысячи обреченных на смерть от газовой гангрены бойцов были спасены.
Все для победы!
Это трудно сейчас представить, но в голодающем Ленинграде научная жизнь не замирала ни на минуту! В нем в самом начале войны при горкоме партии был создан комитет по быстрому внедрению разработок ученых и инженеров в интересах обороны города. В первые месяцы войны им руководил выдающийся физтеховец Н.Н. Семенов. В состав его входили также А.Ф. Иоффе и другие сотрудники ЛФТИ. За первые четыре месяца было внедрено около 850 разработок! Одна из них, например, состояла в том, что деревянные чердачные перекрытия были обработаны смесью, которая препятствовала возгоранию от немецких бомб-зажигалок. Для оперативной передачи информации от оператора РЛС в штаб ПВО использовалось телевидение, появившееся только перед войной. Масштабы этой работы были грандиозны. А.Ф. Иоффе вспоминал: «Никогда и нигде я не видел таких быстрых темпов доведения результатов научно-технических разработок до практики, как в Ленинграде в первые месяцы войны».
Работала на победу под руководством А.Ф. Иоффе и группа лабораторий ФТИ, эвакуированных перед самим началом блокады в Казань. Упрочнение танковой и авиаброни, приборы ночного вождения для танков, термоэлектрические источники тока для партизанских отрядов и диверсионных групп – вот лишь некоторые из решавшихся ими задач.
Гигантское напряжение воюющих сторон в ходе Второй мировой войны заставило ученых обратиться к их правительствам с предложениями о возможности создания ядерного оружия, идея которого буквально витала в воздухе уже накануне войны. Именно физтеховцы (Г.Н. Флеров, Н.Н. Семенов и А.Ф. Иоффе) выступили инициаторами советского атомного проекта, начавшегося с создания руководимой И.В. Курчатовым Лаборатории № 2. Кадровую основу этого проекта составили привлеченные им сотрудники ЛФТИ. Все пять трижды Героев Социалистического Труда, удостоенных этого звания за разработку советского ядерного и термоядерного оружия, в разные годы работали в ФТИ. Созданное в СССР оружие сдерживания на долгие годы определило паритет между ведущими ядерными державами и препятствовало разжиганию ядерного конфликта на планете.
Обмазка Дунаева
Строительство циклотрона завершено 21 июня 1941 г. Циклотрон запущен в 1946 г. Неоднократно модернизировался. В 2015 г. получил статус уникальной научной установки
Сделать мощную бомбу – это полдела. Требовалась еще и доставить ее до цели. Американцы решили эту задачу, окружив нашу страну своими авиабазами. Ответить зеркально СССР не имел возможности и начал форсировать разработки в области ракетостроения. Вначале на основе немецких «Фау». Потом была сделана первая отечественная ракета среднего радиуса Р-5, затем – межконтинентальная баллистическая Р-7. Их испытания сопровождалось частыми авариями – разрушением головной части при входе в плотные слои атмосферы. На разбор после одной из таких аварий генеральный конструктор ОКБ-1 С.П. Королев пригласил Ю.А. Дунаева из ФТИ. Юрий Александрович попросил необходимые данные конструкции и ночь на размышления и анализ.
Утром назвал причину: графитовый теплозащитный кожух был слишком туго посажен на корпус ракеты и потому разрушился. С.П. Королев поверил ему и дал Физтеху задание разработать тепловую защиту головной части баллистических ракет и спускаемых космических аппаратов. Работа распалась на две части – аэрогазодинамическую задачу оптимизации формы головной части и материаловедческую – по разработке теплозащитного покрытия.
В течение нескольких месяцев был сооружен комплекс ударных труб для испытаний макетов головной части (он, кстати, до сих пор работает). Параллельно занялись разработкой покрытия, получившего название «обмазка Дунаева». Обмазка – потому что ее наносили вручную сотрудницы Физтеха прямо на космодроме. Кстати, ею был покрыт и спускаемый аппарат – шарообразная капсула, в которой Юрий Гагарин спустился на Землю.
Технология Алферова
Физтех наш, в отличие от многих других академических институтов, сильно технологизирован. Это позволяет, с одной стороны, делать разработки, интересные для наукоемких промышленных предприятий, с другой – производить объекты исследований, необходимые для самой передовой фундаментальной науки. Вот, скажем, прорыв Ж.И. Алферова в физике полупроводниковых гетероструктур. В чем была идея? В полупроводниковых приборах, как правило, работает так называемый p-n-переход. Он разграничивает две области полупроводника, в одной из которых носителями заряда выступают электроны, а в другой дырки – электронные вакансии с положительным зарядом.
В начале 60-х гг. ХХ в. р-n-переход получали путем диффузии легирующих примесей. Такая технология в принципе не могла обеспечить высокого качества перехода, необходимого для производства оптоэлектронных и СВЧ-полупроводниковых приборов, мешало их миниатюризации; поэтому, например, первые полупроводниковые лазеры работали только при низких температурах.
Прорыв сулили так называемые эпитаксиальные технологии роста гетероструктур, которыми одним из первых в мире занялся в своем секторе в ФТИ Ж.И. Алферов. В отличие от своих зарубежных коллег-конкурентов он не только смог создать совершенный гетеропереход, правильно подобрав систему твердых растворов AlGaAs, но и практически сразу же отказался от использования одиночной гетероструктуры в пользу двойной. В результате удалось получить первые в мире полупроводниковые лазеры, работающие при комнатной температуре, и обойти американцев буквально на две недели! Студентом четвертого курса, будучи на преддипломной практике в секторе Ж.И. Алферова в 1968 г., я увидел и навсегда запомнил подъем и воодушевление, которые царили среди сотрудников. Это и определило место будущей работы – Физтех.
Через 30 лет Ж.И. Алферов пригласил меня работать в дирекцию, а еще через пять лет передал руководство институтом.
Гены Иоффе
Тесно соприкасаясь с историей нашего Физтеха, ловлю себя на мысли, что А.Ф. Иоффе смог передать далеким преемникам свое видение развития института и тем самым продолжился в их делах. Это касается баланса фундаментальных и прикладных исследований, способа открытия новых направлений в институте, отношения к его научно-образовательной деятельности и поддержания демократической атмосферы научного поиска в коллективе физтеховских ученых.
Важнейшим элементом этой деятельности было развитие содружества Физтеха с Ленинградским политехническим институтом, начало которому положил созданный А.Ф. Иоффе в 1919 г. физико-механический факультет. В разных институтах, потом в университетах Ленинграда (Санкт-Петербурга) появились базовые кафедры ФТИ, затем – базовый физико-технический факультет в Политехе. Был открыт Физико-технический лицей, затем Научно-образовательный центр ФТИ, который в 2004 г. превратился в Академический университет.
А опыт А.Ф. Иоффе по созданию в ФТИ новых направлений исследований? Конец 1932 г. – время великих открытий в ядерной физике. Абрам Федорович берет обязательство провести силами ФТИ первую российскую конференцию по физике атомного ядра с приглашением зарубежных ученых. Но конференция – это только средство, цель – открыть в Физтехе новое направление. А специалистов – всего несколько: Д.В. Скобельцын, Г.А. Гамов и Д.Д. Иваненко, который создал протонно-нейтронную модель ядра. И А.Ф. Иоффе собирает в декабре 1932 г. группу по атомному ядру. Себя делает руководителем, И.В. Курчатова – замом. Группа еженедельно проводит семинары по самым актуальным вопросам ядерной физики. Их участники, как губка, впитывают новые знания. Менее чем через год конференция была проведена, и на самом высоком уровне. Абрам Федорович открывает в ФТИ лабораторию, а вскоре и отдел ядерной физики. Руководителем ядерно-физического направления ФТИ он назначает И.В. Курчатова. Именно под его руководством в ФТИ были открыты явления ядерной изомерии искусстевенно радиоактивных ядер и спонтанного деления ядер урана. А уже через четыре года в ходе своего отчета в АН СССР о деятельности ФТИ А.Ф. Иоффе называет ядерную физику вторым главным направлением института вслед за физикой твердого тела.
Человек проекта
Брали пример с А.Ф. Иоффе, организуя в Физтехе новые направления, и другие его директора — в первую очередь, конечно же, Б.П. Константинов, директор ФТИ в 1957-1967 гг., при котором в ФТИ получили развитие направления управляемого термоядерного синтеза, астрофизики и голографии. Сегодня первое и второе из этих направлений стали важнейшими по значимости в институте.
Когда в 2004 г. «Норникель» объявил программу по актуальному направлению водородной энергетики с академией наук, стала понятна важность для развития ФТИ. Мы тоже начали с институтского семинара, проведения ежегодных конференций, которые продолжаются и по настоящее время, привлечения ученых-химиков и молодых ученых. В ФТИ были открыты две химико-технологических лаборатории. Быстро прошли путь до крупных НИОКР, средства от которых использовали для создания приборно-технологической базы. Именно из этих работ выросли развиваемые сегодня в Физтехе направления: технология лазерного электродиспергирования для производства чрезвычайно эффективных катализаторов, технология портативных топливных элементов для питания бытовой электроники, технология литий-ионных аккумуляторов с большой удельной мощностью, которые востребованы сегодня в самых разных сферах. Кстати, технологии водородной энергетики позволяют сколь угодно долго сохранять накопленную энергию в виде водорода, что чрезвычайно важно для многих видов возобновляемой энергетики, например солнечной или ветровой.
Один из крупных НИОКР как раз состоял в разработке гибридной солнечно-ветровой энергоустановки с использованием технологий водородной энергетики. Когда потребляемая мощность была невелика, с помощью электролизера производился водород, который поступал на хранение, аккумулировался. Когда же потребность в электроэнергии возрастала, этот водород в топливном элементе преобразовывался в электрический ток.
Приручить энергию светила
Постепенно мои интересы в плане развития института сместились в сторону крупных проектов по солнечной энергетике. Тому было несколько причин. В России имелись совершенно неприличные для нее мизерные мощности по солнечной энергетике, которые базировались на покупаемых за границей солнечных модулях. И это при том, что юг и восток нашей страны, где практически отсутствуют электрические сети, богаты солнцем. Его там не меньше, чем в Испании! Ну и, наконец, у ФТИ накопился богатый опыт по созданию и развитию отечественной солнечной энергетики комического базирования.
В 2010 г. ФТИ подготовил для «Роснано» проект строительства завода по самой эффективной, с точки зрения КПД, так называемой концентраторной фотовольтаике на основе каскадных гетероструктурных солнечных элементов, в которых солнечный свет концентрировался с помощью линз Френеля. Проект стоил 5,5 млрд руб. и был принят. Через два года его заморозили по причине невозможности найти инвестора в России. Но без этого проекта едва ли был бы реализован следующий.
Он связан с созданием целой подотрасли отечественной энергетики – солнечной энергетики на основе кремниевых технологий в партнерстве с бизнес-группой «Ренова» и госкорпорацией «Роснано». Ключевая роль в нем отводилась строительству в Новочебоксарске в Чувашии завода «Хевел» (название по-чувашски означает «солнце»), крупнейшего в России производства кремниевых солнечных модулей по так называемой тонкопленочной технологии, а также созданию производств по проектированию и строительству солнечных электростанций и созданию Научно-технического центра (НТЦ) при ФТИ. Последний должен был обеспечить развитие промышленных технологий для завода «Хевел» и конкурентноспособность его продукции. ФТИ должен был обеспечить кадрами и этот центр, и завод.
К моменту пуска завода в 2015 г. технические специалисты для него были подготовлены нами в содружестве с Санкт-Петербургским электротехническим университетом (ЛЭТИ). Штат же НТЦ был укомплектован физтеховскими учеными. Центр, который разместили в специально перестроенном здании нашего бывшего механосборочного цеха, был запущен в 2012 г. За два года он смог поднять эффективность промышленной технологии производства тонкопленочных модулей более чем на 20%.
А потом случилась катастрофа: вся кремниевая тонкопленочная солнечная энергетика мира рухнула, и производившие ее заводы были закрыты из-за того, что рынок был наводнен дешевым кремнием китайского производства. Ее вытеснили солнечные элементы, изготавливаемые по гетероструктурной технологии на кремнии (английская аббревиатура — HJT), которые, хотя и потребляли большое количество кремния, но при этом были вдвое эффективнее тонкопленочных. В НТЦ была создана и доведена до уровня промышленной технология этих более эффективных солнечных элементов, которая при этом была адаптирована к основному оборудованию завода и не требовала его замены.
Со второй половины 2016 г. до начала 2017 г. завод был остановлен на модернизацию своих технологических линий. При этом сохранялось самое дорогое его ростовое оборудование стоимостью 16 млрд рубл. Впоследствии в некоторых странах пытались повторить то же самое, но не смогли. После модернизации завода «Хевел» эффективность его солнечных элементов возросла вдвое и практически так же увеличилась общая мощность выпускаемых модулей, а продукция завода стала конкурентоспособной на мировом рынке. Всего с 2015 г. по всей стране ГК «Хевел» было спроектировано и сооружено 20 солнечных электростанций общей мощностью 174 МВт. Были также построены автономные энергокомплексы в отдаленных регионах России, что позволило поднять качество жизни людей. Отрадно сознавать, что положено начало отечественной солнечной энергетике и огромное солнечное богатство России начинает служить народу и экономике.
Физика – наукам о жизни
Во всем мире происходит массовое перемещение интересов физиков в область наук о жизни: биологии и медицины. Почему? В отличие от, скажем, даже весьма сложных рукотворных объектов физики и технологий полупроводников объекты живой природы и ее венец – человек с его сознанием — несравненно сложнее, а результаты их исследований зачастую многократно ценнее для человечества. Наверное, есть еще и какая-то внутренняя тяга, которая заставила меня и моих коллег-физтеховцев в последние годы развивать направление, которое мы назвали «Физика – наукам о жизни».
Начали снова со «слова» – с организации одноименного семинара, который быстро вышел за рамки института и стал общегородским, объединив физиков, химиков, биологов, медиков и даже представителей сельхознаук. При этом физики и химики не пытались заменить биологов или медиков. Мы просто старались работать вместе, использовать в науках о жизни наши компетенции в части методологии и подходов, технологий материалов, метаматериалов и структур, а также разработки медицинских приборов для диагностики и терапии различных заболеваний.
Несколько примеров. В медицине катастроф чрезвычайно важно оперативно оценить время жизни серьезно пострадавшего – минуты это или часы, чтобы использовать правильную тактику оказания помощи. В содружестве с медиками наши ученые пытаются решить эту задачу на основе оригинальных методов исследования вариабельности ритмов с помощью энтропийно-фрактального анализа данных стандартных измерений, в частности ЭКГ.
Другой пример состоит в использовании технологических компетенций в области физического материаловедения при разработке наноматериалов для тераностики. В термине «тераностика» объединены две функции этих материалов: терапия и диагностика, которые эффективно используются, например, в онкологии. Наконец, наши разработчики приборов на основе масс-спектрометрии и светоизлучающих приборов нашли свои ниши в диагностике и терапии ряда социально значимых заболеваний.
Токамаки большие и малые
Еще один наш безусловный приоритет – физика горячей плазмы, управляемый термоядерный синтез. Здесь у Физтеха есть два основных перспективных направления работ.
Первое связано с участием в международном проекте сооружения термоядерного реактора в Кадараше (Франция). Для реактора, который должен быть запущен в 2025 г., мы должны спроектировать, изготовить и поставить четыре оригинальные диагностические системы, которые будут в значительной степени определять устойчивость его работы. Эта работа заставила нас внедрить в ФТИ международную систему менеджмента и качества. Мы уже готовим кадры, молодых ученых, которые через несколько лет поедут в Кадараш монтировать и запускать наши диагностические системы, а также обеспечивать их функционирование в ходе работы реактора ITER. После накопления достаточного опыта работы ITER планируется спроектировать и запустить термоядерный реактор DEMO с положительным энергетическим выходом.
К важным для человечества практическим приложениям приведет также использование так называемых компактных токамаков. Еще в 1998 г. в ФТИ был запущен сферический токамак, который мы назвали «Глобус». В классе сферических токамаков он вошел в тройку лучших в мире. Как и его конкуренты, «Глобус» недавно прошел глубокую модернизацию, которая позволила улучшить его основные параметры и остаться одним из лучших в мире. Кстати, это был наш пусковой объект к столетию ФТИ. Учеными ФТИ подготовлен проект дальнейшего развития этого направления с целью демонстрации возможности создания непрерывно работающего нейтронного источника на основе компактных токамаков. В числе потенциальных применений такого источника – так называемые гибридные схемы безопасной ядерной энергетики, биология и медицина.
Проект для технологического рывка
Проект НИОКР-центра стоимостью около 6 млрд руб. реализуется с 2013 г. благодаря поддержке президента России в интересах ускорения научно-технологического развития страны. С другой стороны, он позволит институту модернизировать основные направления его выхода в сферу НИОКР, прежде всего в основном направлении его лидерства – полупроводниковой оптоэлектроники и нанофотоники, и увеличить их ежегодный объем до 1 млрд руб. Речь идет о техническом перевооружении всех наших гетероструктурных технологий, создававшихся 20-30 лет назад под руководством Ж.И. Алферова и обеспечении их единой инфраструктурой. Последнее обстоятельство позволяет значительно удешевить проект по сравнению со случаем раздельного создания инфраструктуры под каждую технологию. Основу инфраструктуры составят 3,8 тыс. м2 чистых производственных помещений, в которых будет размещено современное технологическое оборудование. К настоящему времени основные строительно-монтажные работы завершены и начинается этап приобретения оборудования, который должен завершиться пуском в 2020 г.
Физтех XXI века
Все мы понимаем, что фундамент и основные принципы нашего столетнего развития были заложены первым директором – А.Ф. Иоффе. Все последующие директора, развивая Физтех, также исходили из этих принципов и реалий своего времени.
Важнейший вопрос развития любого института состоит в обеспечении адекватной эволюции тематики исследований. С неизбежностью возникают новые направления, но при этом должны закрываться и некоторые из старых – как минимум для того, чтобы не погрязнуть в мелкотемье.
В Физтехе ХХ в. эта проблема решалась в значительной степени благодаря созданию им большого семейства себе подобных организаций из лабораторий и филиалов в разных городах страны. При этом в создаваемые институты перемещались целиком многие тематики, зачастую весьма перспективные.
В тематике сегодняшнего Физтеха, в штате которого около 1 тыс. научных сотрудников, сохраняются три главных направления, которые и определяют его лидерство. Прежде всего, это физика конденсированных сред (включая физику и технологии полупроводников и полупроводниковых гетеростуктур, полупроводниковые оптоэлектронику, нанофотонику, силовую электронику и солнечную энергетику). Второе направление связано с термоядерными исследованиями на токамаках. Третье — космические исследования и астрофизика высоких энергий.
Но в первую очередь Физтех – это, конечно же, его ученые и сотрудники. Не просто наследники предыдущих поколений физтеховцев, тех, кто поднимал довоенную промышленность, крепил оборонную мощь страны, приближал день победы, создавал ядерный щит, обеспечивал прорыв в космос, но и продолжатели их служения науке и стране.
Для большинства из нас Физтех – дом родной, в котором и проходит основная жизнь. Хочется, чтобы эта жизнь радовала, вселяла оптимизм. К счастью, от нас – физтеховцев от рядового сотрудника до директора – это в значительной степени и зависит, правда, от директора зависит все же больше.
Архивные фотографии предоставлены ФТИ им Йоффе
