Главная » Статьи

«Фундаментальная наука требует серьезных инструментов, а у нас их нет»

5 марта 2017 Просмотров 446

Александра ТОМСКАЯ представляет научную сферу, в которой сегодня самая высокая конкуренция, а изобретения и открытия обгоняют время. Аспирантка работает над созданием органического светодиода для электроники в лаборатории графеновых нанотехнологий физико-технического института СВФУ. Если наша героиня создаст лабораторный образец органического светодиода, то он может быть использован для экранов телевизоров, смартфонов, гаджетов нового поколения. Причем это будет оригинальная разработка с массой преимуществ и достоинств. С какими трудностями сталкивается молодой ученый и есть ли у нее шанс получить поддержку в Сколково на Startup Village? Об этом и другом мы поговорили с победительницей регионального этапа конференции Open Innovation Startup Tour-2017, который состоялся в Якутске и собрал перспективные научно-технологические проекты Якутии, Камчатского края, Магаданской области и Чукотского автономного округа.      

DSCN2609

— Александра, ваша работа называется «Получение органического светодиода на основе квантовых точек оксида графена». Для человека далекого от физики и нанотехнологий эти слова мало что говорят. Можно ли рассказать об этом более доступным языком…

— Надо сказать о том, что такое органический светодиод и светодиодные лампы. В электрической лампочке свет появляется за счет горения нити накаливания. Она горит в вакууме, медленно окисляется и рано или поздно догорает. В светодиодной лампе происходит не процесс горения, а процесс генерации света за счет электрических процессов. Светодиод – это новое поколение источника освещения. После него появились плазменная и жидкокристаллическая технологии. А органический светодиод — это совершенно новое поколение светодиода. Органические светодиоды имеют очень перспективные направления в качестве источника освещения в будущем. Мы в России этого не знаем. У нас до сих пор лампочки накаливания используются.

— Через сколько лет эта технология станет использоваться в России?

— То, чем я занимаюсь, будет иметь технологическое значение только в далеком будущем. Возможно, лет через 10-15. Область очень новая, ее только исследуют. Экран следующего iPhone будет на органических светодиодах. Samsung, Apple, LG занимаются исследованием органических светодиодов и уже внедряют их в производство. В России тоже занимаются подобными исследованиями, но я не слышала, чтобы где-нибудь собрались доводить это до технологии.

— А теперь подробнее о сути органического светодиода.

— Сейчас упор в электронике делается на полупроводниковых материалах. Потому что полупроводники можно использовать в любой электронике. Тот же кремний используется в плазменных, жидкокристаллических мониторах. После кремния будет графен. В полупроводниковых светодиодах тоже используется полупроводники. А в органических светодиодах исходный материал другой. Там органика, а не полупроводники. Это могут быть нефть, каучук, бумага — продукт биологического происхождения. В электронике, которая производится на органике, процесс переноса электричества гораздо сложнее, чем в полупроводниках. Но у органики больше возможностей. Она дешевле и экологичнее, чем полупроводники.

— То есть вот так просто нефть, каучук, бумагу можно использовать для органических светодиодов?

— Можно использовать любой органический продукт. Но это должна быть не чистая органика, а модифицированная. Есть такое понятие, как люминофор – это вещество, способное преобразовывать поглощаемую энергию в световое излучение. Органический люминофор используется для генерации излучения. Он искусственно давно синтезируется.

— Какие условия нужны для синтеза?

— В двух словах о процессе не скажешь. Чтобы генерировать новые углеводородные соединения, допустим из простого спирта как бензол, нужно большое давление от температуры. На моей практике хватает 200 градусов. Если есть специальные условия для высокого давления – автоклав и печки, то это уже первые инструменты для синтеза органических соединений. Сейчас я только начала работу над синтезом органического материала. Вообще, я занималась оксидом графена, поскольку работаю в лаборатории графеновых нанотехнологий. Самым первым успехом нашей лаборатории является синтез оксида графена. Это промежуточный продукт до получения графена.

— Читала, что вашими исследованиями по органическому светодиоду заинтересовались специалисты из АЛРОСА.

— На конференции Open Innovation Startup Tour была специалист из АЛРОСА. Она заинтересовалась этим методом, потому что хотят детектировать алмазы с помощью методов люминесцентной спектроскопии. Их интересуют новые люминофоры, которые могли бы при реакции с алмазом светиться по-другому.

— Это возможность для нового метода обнаружения алмазов?

— Да. Допустим, они наливают раствор в смесь руды и алмазов и при реагировании с алмазом люминофор начинает светиться по-другому. Они просто увидели возможность. Не знаю, дойдет ли это до серьезных экспериментов.

— Тогда скажите о наиболее широкой сфере применения органического светодиода?

— Если получится синтезировать материал, то нужно будет заняться изготовлением светодиодов. Конечно, его можно сделать вручную в лабораторных условиях. Но чтобы получить конечный продукт для потребителя, необходимы другие условия. У нас нет ни средств, ни оборудования, ни специалистов. Но если получится сделать органический светодиод, то в нем уже будет заключена оригинальная концепция. Потому что люминофор там будет новым, синтезированным с нуля в нашей лаборатории и по нашей методике. Если говорить о сфере применения, то крупные компании Samsung, Apple, LG достаточно давно занимаются синтезом органических материалов и применяют органические светодиоды в смартфонах, телевизорах. Но сейчас они стоят дорого, потому что технология не отработана до конца. Samsung выпускает Oled-телевизоры (organic light emitting diode). У них есть преимущество — они могут быть гибкими. Постепенно электронные устройства переходят к гибким экранам. Мы в России ничего не знаем. Гибкую электронику можно носить на одежде. Это благодаря тому, что органическая.

 — И все-таки я не очень поняла, в чем будет новизна и оригинальность вашего органического светодиода?

— Я хочу синтезировать такой люминофор, у которого бы сохранялись свойства оксида графена. Когда я занималась исследованиями оксида графена, то выявила у него свойство светиться и менять цвет излучения при изменении напряжения. Это очень перспективно для экранов, но не проверено экспериментально. Подумала, а можно ли использовать оксид графена для светодиода? Но оказалось, что нельзя, потому что его структура не позволяет эффективно переносить электричество. Я решила синтезировать похожий материал, который бы обладал свойствами оксида графена, но при этом у него не было бы его дефектов. Начала заниматься поисками, читала литературу и пришла к органическим светодиодам. То есть те люминофоры, которые используются в органических светодиодах, они по структуре похожи на оксид графена. Я хочу создать такой гибрид, который бы сохранял функции оксида графена и при этом функции органических люминофоров.

Предварительные исследования с помощью люминесцентной спектроскопии доказывают, что оксид графена может светиться по-разному. Потому что у него сложная структура. Если сделать такой гибрид, в котором у простого люминофора будут сложные завитушки в атомарном строении, то этот люминофор сможет быть пригоден для генерирования любого светоизлучения. Сейчас для того, чтобы получить белый цвет экрана используют красный, зеленый и голубой, и в сумме они дают белый цвет. Чтобы получить оранжевый, тоже какие-то цвета смешивают. То есть нет такого цвета, который мог бы генерировать все цвета. Под любым экраном все равно находится матрица хотя бы из трех разных цветов, которые при сумме дают любой другой.

— Можно сказать, что теоретически ваша разработка закончена?

— Мои результаты согласуются с результатами статей в научных журналах, таких как Nature, Advance. Другие ученые тоже обнаружили этот эффект и опубликовали статьи об этом. Так что это перспективное направление. Весь мир находится сейчас на таком уровне.

— Здорово. Как пришла мысль принять участие в конференции?  

— Для того, чтобы проводить исследования нужно очень много расходных материалов, оборудования, а это деньги. Осенью пробовала участвовать в гранте для молодых ученых и таким образом вышла на Технопарк «Якутия». Перед началом конференции они позвонили и предложили участвовать. Я согласилась и выиграла в индустриальном треке. На самом деле там нужно было поддерживать проекты, у которых есть окупаемость. А я сказала, что у меня наука и мне нужны деньги на исследования. Эти деньги я не буду возвращать, потому что это не бизнес-проект. Меня поддержали.

— Какая сумма необходима на исследования?

— Оборудование на первое время есть. По мере необходимости наша лаборатория закупает то, что необходимо. Нужны расходные материалы на проведение некоторых опытов, которые не имеют первостепенной важности. Но чтобы решить проблему надо смотреть все в комплексе и делать очень много экспериментов, которые могут и не помочь твоей работе. Но все равно их надо проделать. Я не считала точную сумму, но грубо говоря до 500 тысяч рублей. Плюс нам нужна установка, которая могла бы регистрировать атомарные связи. Допустим, мы синтезировали новый люминофор и хотим узнать, какие там связи присутствуют. Для этого нужна установка. У нас есть несколько договоренностей с другими лабораториями, и мы можем отправить им образцы для измерения. Но нужны деньги, чтобы оплачивать такие работы.

— Летом вы поедете в Сколково на полуфинал. Есть возможность найти инвесторов?

— Я не знаю, что я там буду делать. Все-таки я должна ориентироваться на господдержку. Негосударственные источники инвестирования нацелены на окупаемость. У нас, конечно, есть перспектива сделать светодиод. Но это очень далекая перспектива. Если говорить о господдержке, то это Фонд Бортника, который проводит конкурс для молодых ученых. Кроме этого есть ежегодный грант Главы республики. В прошлом году я подавала заявку на грант Фонда Бортника. Дошла до финала, но не прошла, потому что не совсем  правильно составила заявку. Я тогда не видела основного направления, по которому буду работать. Такие пункты, как конечная цель и план, были размыты и не было четкого представления чего хочет добиться участник. Сейчас я уже знаю, чего хочу и буду подавать новую заявку в Фонд Бортника.

— Расскажите, как вы попали в науку. Наверное, со школы имели склонности к точным наукам?

— Я плохо училась в школе. На самом деле никогда не имела склонностей к физике и химии. Училась в 10-й школе в Якутске. Просто хотела получить техническую специальность, потому что гуманитарные специальности не мое. Этой осенью я поступила в аспирантуру и начала работать над диссертацией «Получение органического светодиода на углеродных квантах». А физико-технический институт закончила в 20015 году с «красным дипломом».

— А кем себя видели?

— Я этого не знала. Хотела поступить куда угодно и поступила в физико-технический институт. Так получилось, что я попала на очень хорошую кафедру. Кафедру радиофизики и электроники я считаю лучшей в нашем институте. Она имеет очень долгую историю и сохранила ту атмосферу, которая была еще в советские времена. Сейчас говорят, что в советское время наука была лучше, чем сейчас. Наши преподаватели сохранили советскую науку, советский настрой. Благодаря им у меня появился интерес к науке. Лабораторию графеновых нанотехнологий открыли, когда я училась на третьем курсе. Я сразу посетила ее. Она была очень крутой, там было высокотехнологичное оборудование. Никто ничего не понимал. Все только и говорили — нанотехнологии, нанотехнологии. После экскурсии я подумала, что останусь здесь работать. Начала активно проводить в лаборатории различные исследования. После учебы меня взяли туда на работу. Хотя то, что я изучала в институте не связано с нанотехнологиями. Я занималась излучением радиоволн, свч-излучением, мобильной связью. Предмета по нанотехнологиям у нас не было, только по полупроводникам. Мне пришлось заново учиться. Но даже сейчас я не считаю себя специалистом по нанотехнологиям. У меня нет серьезного образования и все, что я делаю — это как пальцем в небо. У нас весь кадровый состав является выпускниками кафедры радиофизики. По сути мы являемся самоучками, и у нас общая тема графен.

— Напишете диссертацию, а дальше?

— Скорее всего буду преподавать, потому что базы для серьезной научной работы здесь нет. Наша лаборатория не научная. Она предназначена для студентов, чтобы они проводили лабораторные работы, могли писать курсовые, дипломы и т.д. Аспирантура у меня заканчивается через три с половиной года.

— Значит ваши исследования сложно назвать фундаментальной наукой?

— Фундаментальная наука требует серьезных инструментов, а у нас их нет. Если только я буду сотрудничать с другими лабораториями. Например, с Институтом общей физики им. Прохорова (Москва), с Институтом органической химии (Москва) или со Сколковским институтом науки и технологи, где очень серьезное оборудование. Если получится написать фундаментальную диссертацию, только тогда у меня получится найти общий язык с другими лабораториями.

— Если вы не получите этих 500 тысяч рублей, то…

— То я не напишу диссертацию.

— Значит вся надежда на Фонд Бортника? Но могут ли они выделить грант, если такая работа не имеет экономической выгоды в регионе?

— Фонд Бортника на такие условия особенно не смотрит. Он поддерживает и фундаментальные, и не фундаментальные работы. Я бы не сказала, что моя работа такая фундаментальная. Ведь в итоге я получаю готовый продукт, а не расчеты. На выходе получается лабораторный светодиод. Гранты для молодых ученых отличаются тем, что там не так важна нацеленность на производство, экономическую выгоду.

— Не бывает мысли поехать работать за границу, туда, где есть производство смартфонов, гаджетов? К примеру, в Южную Корею? Работать в той среде, где можно увидеть результаты своей деятельности.

— Это понятно, что рано или поздно те ресурсы, которые сейчас есть, они будут ограничивать работу. Это и сейчас чувствуется. Но сначала все равно надо вырасти, а чтобы вырасти, надо поработать в тех условиях, которые здесь есть. Потому что новизна все равно будет лежать в фундаменте. Допустим вы сделали светодиод и если вы поменяли корпус, то по сути никакой новизны в этом нет. А если вы меняете всю технологию, то только в этом будет заключаться новизна.

— Когда получите лабораторный образец органического светодиода, оформите патент?

— Да, можно оформить патент на технологию можно, можно — на сам продукт. Продать его можно будет. Основная часть работы в лаборатории — это поиски. Семь раз отмерь, один раз отрежь — это про нас. Мы все время занимаемся поисками, составляем план эксперимента, учитываем все детали и только потом делаем эксперимент. Мы можем одиннадцать месяцев находиться в поиске, а потом за один месяц все сделать. Первостепенная задача — это создание новизны. Если ты повторяешь что-то чужое, либо делаешь то, что было сделано и при этом не знаешь об этом – это очень плохо. Ты должен удостовериться, что ты получаешь это впервые и только потом уже думать об открытии.

Елена ЯКОВЛЕВА.