В Сибирском отделении РАН решение Министерства науки и высшего образования организовать молодежные лаборатории в академических институтах упало на подготовленную почву: еще в 1988 году, только став директором Института теплофизики (ИТ) СО АН, академик Владимир Накоряков пошел на беспрецедентный по тем временам шаг для привлечения молодых сотрудников – создал три молодежные лаборатории. Объявил конкурс: молодые сотрудники могли под перспективную научную идею собрать коллектив, получить помещение, финансирование и развивать собственное направление. Это сейчас молодежной научно-исследовательской лабораторией никого не удивишь, а тогда подобных решений в академических институтах не было. Лабораторию неравновесных течений возглавил молодой кандидат наук Сергей Новопашин. А тридцать лет спустя, в 2018-м, ИТ СО РАН выиграл конкурс Минобрнауки России и организовал еще три молодежных подразделения. Одним из них – лабораторией синтеза новых материалов – стал заведовать Дмитрий Смовж (на снимке), выходец из лаборатории Сергея Новопашина.

– Я пришел сюда в 2001 году, еще будучи студентом физфака Новосибирского государственного университета, и до сих пор считаю, что это лучшая лаборатория в институте, а, может быть, и в мире, – рассказывает доктор физико-математических наук Дмитрий Смовж. – Столько свободы и возможностей молодым сотрудникам для реализации своих идей в других подразделениях я не видел. Под руководством Сергея Андреевича Новопашина я занимался исследованием ламинарно-турбулентного перехода в течении Хагена – Пуазейля, но затем переключился на работы, связанные с синтезом углеродных нанотрубок. Данную тематику привез из Швеции сотрудник нашей лаборатории Олег Нерушев, работавший по совместительству в известной научной группе под руководством Элеоноры Кэмпбелл. Интерес к синтезу наноматериалов определил мою научную судьбу. Наша молодежная лаборатория ведет исследования в двух базовых направлениях: CVD-синтез (метод химического газофазного осаждения) графена и создание функциональных покрытий на его основе, а также дуговой синтез металл-углеродных композитных наноматериалов для химических источников тока и катализа.

Первые эксперименты по CVD-синтезу были проведены вскоре после знаменитых работ по расщепленному графену Андрея Гейма и Константина Новоселова, за которые они получили Нобелевскую премию. Человечеству нужен был способ получения графена в промышленных масштабах с возможностью контроля его формы и структуры. Сейчас графен CVD растят на различных металлических подложках. Мы развиваем наиболее популярный вариант CVD-синтеза на меди. Освоили технологии синтеза однослойного и многослойного графеновых покрытий на фольгах и объемных образцах, в том числе создали прототип промышленного реактора синтеза графена – на основе технологий рулонного типа. Приоритет в исследованиях отдаем теплофизическим приложениям. Результаты исследований процессов теплообмена графеновой поверхности с газовой и жидкой средами позволили разработать технологии производства нагревателя и термоакустического преобразователя на основе графена.

В другом направлении – дуговом синтезе объемных наноматериалов – мы имеем дело с порошками. Главная задача – получить композиты с заданными свойствами наночастиц: размеры, состав и форма углеродной матрицы, наличие различных аллотропных форм углерода и их концентрации. Эти параметры определяют эффективность материалов в практических приложениях. Мы отрабатываем разные режимы создания композитов электродуговым методом. И существенно продвинулись в понимании физических процессов, происходящих при распылении и конденсации в дуге. Двадцать лет занятий дуговыми композитами принесли десяток патентов и свыше 20 высокорейтинговых публикаций.

В обоих направлениях мы входим в число лидеров в России. Уже развиваем ряд практических приложений. Например, магистрант НГУ Дмитрий Сорокин создает из графена датчик движения жидкости. На стенку канала наносится монослойное графеновое покрытие толщиной менее 1 нанометра, которое не возмущает поток, но позволяет регистрировать изменение скорости течения вблизи поверхности, тем самым получая информацию о расходе жидкости в канале. Ведем активную работу по созданию защитных графеновых покрытий от водородного воздействия и окисления. Исследуем термоакустический эффект на графеновых материалах и анализируем потенциальные области применения.

Академгородок хорош своей междисциплинарностью. Мы сотрудничаем с компаниями, производящими научное оборудование, есть хорошие контакты и с другими институтами. Всегда ратую за то, чтобы мои студенты шли специализироваться на другие кафедры: это приносит нашему небольшому коллективу новые компетенции и новые связи.

Продолжается совместная работа по изучению материалов с фазовым переходом с моим научным руководителем Олегом Алексеевичем Нерушевым, который сейчас живет в Эдинбурге. Другое направление, связанное с применением наножидкостей в солнечных коллекторах, ведем совместно с болгарскими учеными. С Белорусским государственным университетом готовим проект, направленный на создание композитных наноструктур «графен – наночастицы олова», от таких структур мы ожидаем интересные сверхпроводящие и сенсорные свойства.

CVD-системы и наша «дуга» достаточно просты в реализации, наши достижения связаны не со сложностью оборудования, а с оригинальностью методик и подходов к исследованию. В изучении полученных материалов, где без различных видов микроскопии не обойтись, выручают центры коллективного пользования, которые в избытке есть в соседних институтах и в университете. И очень надеемся на скорый запуск ЦКП «СКИФ» – планируем с помощью синхротронного излучения исследовать фазовое состояние и структуру синтезируемых у нас композитов.

Наша лаборатория молодежная не только по букве, но и по духу: много студентов. За годы преподавания я понял, что хорошего студента нужно искать не на третьем курсе физического факультета, а еще в физматшколе. Мы приглашаем школьников на летнюю практику, стараемся заинтересовать. Главное, чтобы у молодого человека было желание изменить мир и горели глаза, остальное приложится.

Источник: научно-информационный портал «Поиск».
Текст: Ольга Колесова.