Академик Пудалов Владимир Моисеевич

06 октября

Академик Пудалов Владимир Моисеевич

80 лет

Персональная страница

Владимир Моисеевич Пудалов родился 6 октября 1945 года, его детские и школьные годы прошли в разных уральских городах.

В 1968 году окончил Московский физико-технический институт (ныне — Национальный исследовательский университет) с присвоением квалификации «инженер-физик». В 1968–1974 гг. — стажёр, аспирант, лаборант Института физических проблем РАН, в 1975–1991 гг. — старший научный сотрудник, начальник отдела квантовой метрологии ВНИИ метрологической службы Госстандарта, в 1991–1998 гг. — зав. отделом Института физики высоких давлений РАН. С 1998 года — в Физическом институте им. П.Н. Лебедева (ФИАН) РАН: главный научный сотрудник, руководитель Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов им. В.Л. Гинзбурга, руководитель ЦКП ФИАН «Исследования сильно-коррелированных систем».

В 1990–1993 гг. — старший научный сотрудник Института микроструктурных исследований NRC Канады, профессор Университета Оттавы; в 1996–1999 гг. — профессор в Университете Й. Кеплера (Линц, Австрия); приглашённый исследователь в 2000, 2001, 2002 гг. — в Университете Ратгерса (США).

С 2007 года — профессор Московского физико-технического института (МФТИ). С 2020 года — руководитель образовательной программы, затем зав. кафедрой «Физика сверхпроводимости и квантовых материалов» Физтех-школы физики и исследований им. Ландау (ЛФИ) МФТИ.

С 2015 года — профессор департамента электронной инженерии Московского института электроники и математики им. А.Н. Тихонова (МИЭМ) в Национальном исследовательском университете «Высшая школа экономики».

Член-корреспондент РАН c 2016 года, академик РАН c 2025 года — Отделение физических наук.

Академик В.М. Пудалов — известный российский физик с международным авторитетом, специалист-экспериментатор в области физики конденсированного состояния. Области его исследований: физика полупроводников и микроэлектроника, сверхпроводимость, высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП), наноструктуры, низкие температуры, низкоразмерные электронные системы, сильно-коррелированные электроны в полупроводниках, полуметаллах и органических соединениях, переход металл-изолятор, топологические изоляторы, квантовые фазовые переходы, квантовый эффект Холла, квантовая метрология, квантовые эффекты в транспорте заряда.

В 1975 году защитил кандидатскую диссертацию, в 1985 году защитил докторскую диссертацию «Физические принципы прецизионных измерений на основе макроскопических квантовых эффектов при низких температурах». На последних курсах МФТИ В.М. Пудалову в Институте физических проблем АН СССР удалось сконструировать и сделать свой первый оригинальный прибор — дилатометр для измерения малых изменений размеров с пороговой чувствительностью 10-4 ангстрема, что стало темой его диплома и частично кандидатской диссертации. Затем полтора десятка лет он трудился в Научно-исследовательском институте Метрологической службы Госстандарта СССР — организовал там лабораторию, потом отдел квантовой метрологии. Это — область, позволяющая на основе современной физики и фундаментальных физических констант обеспечить намного большую точность измерений и воспроизведения размеров единиц электрических величин, чем классические методы. К 1987 году он с коллегами создал квантовый эталон единицы электрического сопротивления (Ом), что с тех пор внедрено в метрологическую практику. Квантование холловского сопротивления реализуется в полевом транзисторе или в полупроводниковой гетероструктуре, а физика этого явления проявляется при низких температурах и в сильном магнитном поле.

В 1991 году В.М. Пудалов по приглашению академика А.А. Абрикосова перешёл в Институт физики высоких давлений РАН и возглавил отдел низких температур. Там он с сотрудниками создал миниатюрные камеры высокого давления новых типов, провёл исследования квазиодномерных органических соединений и выявил новые квантовые фазы в присутствии магнитного поля.

В 1998 году перешёл в Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, создав и возглавив лабораторию сильно-коррелированных электронных систем и на базе неё — Центр коллективного пользования научным оборудованием (ЦКП). В.М. Пудалов стал также руководителем Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов ФИАН. На создание этого Центра его в 2007 году подвигнул Нобелевский лауреат академик В.Л. Гинзбург, считавший создание комнатно-температурных сверхпроводников (КТСП) задачей не менее важной, чем управляемая термоядерная реакция, хотя долгое время это считалось невозможным. Вместе они разработали концепцию современного научного Центра. Сегодня КТСП — доказанная реальность в условиях высокого давления и теперь предстоит осуществить КТСП в обычных условиях, без приложения давления. Если говорить о комнатно-температурных сверхпроводниках, то в последние годы, в кооперации с коллегами из Института кристаллографии РАН и из Китая, синтезированы новые тройные полигидриды и проведены их исследования, которые демонстрируют рекордно высокие значения критической температуры сверхпроводимости (на сегодняшний день вплоть до +25 °C) и доказывают абсолютно реальную возможность применения сверхпроводимости при комнатных температурах. В результате, сверхпроводимость, более 100 лет считавшаяся разделом физики низких температур, выведена далеко за эти рамки.

В Центре (который теперь называется Центром имени В.Л. Гинзбурга), помимо полигидридов, учёные под руководством В.М. Пудалова занимаются также синтезом более «обыденных» ВТСП материалов, которые уже сейчас могут быть использованы на практике, и работают над их практическим внедрением. В Центре реализован полный цикл научных исследований, начиная с синтеза и создания образцов новых материалов в «ростовой зоне» с последующей его характеризацией и постановкой самого эксперимента и завершая созданием наноструктур на его основе в сверхчистой гермозоне.

Основные научные результаты В.М. Пудалова связаны с изучением сильно-коррелированных электронных систем; им с соавторами обнаружены и исследованы отрицательная сжимаемость двумерной электронной жидкости, чередующиеся переходы между фазами квантованного холловского проводника и изолятора, коллективное состояние двумерной электронной системы, новые фазы в одномерных органических кристаллах, в т. ч. гетерофазное состояние сверхпроводника и антиферромагнетика. Обнаруженные им новые эффекты в двумерной сильно-коррелированной системе электронов радикально изменяют сложившееся представление о проводимости в сильно-коррелированных двумерных системах.

Фундаментальным вкладом в физику конденсированного состояния является создание и исследование В.М. Пудаловым новых высокотемпературных сверхпроводников с рекордно высокими критическими параметрами и доказательство электрон-фононного механизма спаривания электронов в них, а также обнаружение и исследование новых состояний и эффектов сильных корреляций в термодинамике и транспорте низкоразмерных систем, которые стимулировали бурное развитие теоретических и экспериментальных исследований:

• отрицательной сжимаемости двумерной системы электронов, чередующихся с магнитным полем переходов между фазами квантованного холловского проводника и изолятора, перехода металл-изолятор, металлической проводимости в двумерной сильно коррелированной системе, новых фаз в квазиодномерных органических кристаллах в квантующем поле;

• создания высокотемпературных сверхпроводников на основе железа с критическими магнитными полями более 100 Т;

• исследование взаимной игры магнитного упорядочения и сверхпроводящего спаривания в высокотемпературных сверхпроводниках с магнитными атомами;

• открытия и исследования сверхпроводимости в ряде гидридов при температурах вплоть до 253 К.

Физика высокотемпературных сверхпроводников. Одной из самых важных проблем в области науки и нанотехнологии является создание сверхпроводников с критической температурой порядка 300 К. Рекордное значение Tc = 298 K достигнуто у гидридов при высоком давлении. В отделе высокотемпературной сверхпроводимости и наноструктур под руководством В.М. Пудалова создаются новые сверхпроводники, сверхпроводниковые наноструктуры и исследуются их свойства. Объекты исследований: объёмные кристаллы, двумерные интерфейсные слои, гетероструктуры из топологических изоляторов, сверхпроводников и других материалов. Физические свойства созданных структур исследуются с помощью арсенала аппаратуры Центра коллективного пользования ФИАН. Решаемые проблемы включают псевдощелевое состояние в сверхпроводниках на основе арсенидов железа и полигидридов, конкуренция магнетизма и сверхпроводимости в EuRbFe4As4, YFe2Ge2 и дихалькогенидах переходных металлов, интерфейсная топологическая сверхпроводимость и др.

Физика сильных межэлектронных корреляций. Электронные волны в твёрдом теле взаимодействуют квантовым образом, описываемым энергией обмена и корреляции. В двумерной (2D) системе электронов энергия взаимодействия в десятки раз превосходит кинетическую. Для описания такой системы в теории Ферми-жидкости вводятся квазичастицы — квазиэлектроны, которые для простоты называют «электронами». 2D-Ферми-жидкость электронов имеет нетривиальные и красивые свойства: её сжимаемость изменяет знак, эффективная масса, g-фактор Ланде и спиновая восприимчивость резко возрастают. Таким образом, «электроны» тяжелеют и стремятся к намагничиванию, что в пределе сильных взаимодействий приводит к возникновению новых состояний электронной материи. Эта физика 2D-систем изучается В.М. Пудаловым и сотрудниками при сверхнизких температурах (10 мК), в сильных магнитных полях и на наноструктурах с размерами порядка 10–100 нм.

В.М. Пудалов с сотрудниками обнаружил спонтанное возникновение спин-поляризованных «капель» в двумерной Ферми-жидкости, трансформацию Ферми-жидкости в сильно-коррелированную плазму с ростом межэлектронных взаимодействий, синтезировал и изучил ряд новых сверхпроводников на основе железа, в том числе таких, которые имеют потенциал практического применения. Им разработано множество новых экспериментальных методов, в т. ч. метод исследования химического потенциала электронов, электронной спиновой восприимчивости, электронной спиновой намагниченности и электронной энтропии.

В настоящее время В.М. Пудалов преподаёт для студентов МФТИ дисциплину: «Квантовая физика низкоразмерных систем», а также ведёт семинар по современной физике сильно-коррелированных систем.

В.М. Пудалов организовал и провёл более полутора десятков международных конференций в качестве председателя программных и организационных комитетов.

В.М. Пудалов — руководитель 10 кандидатских диссертаций и многих дипломных магистрских работ, ряд его учеников стали известными учёными.

Автор около 300 научных работ, из них — 5 монографий, и обладатель нескольких авторских свидетельств. Специалистам известны его труды, написанные индивидуально или в соавторстве и широко цитируемые:

«Измерения магнитных свойств электронов проводимости», «Прогресс, проблемы и перспективы комнатно-температурной сверхпроводимости», «Anomalous high-temperature superconductivity in YH6», «Superconductivity at 253 K in lanthanum-yttrium ternary hydrides», «Possible Metal-Insulator-Transition at B = 0 in 2 Dimensions», «Scaling of the anomalous metal-insulator transition in a two-dimensional system at B = 0», «Field-effect transistors on rubrene single crystals with parylene gate insulator», «Single-crystal organic field effect transistors with the hole mobility 8 cm(2)/V s», «Magnetic field suppression of the conducting phase in two dimensions», «Low-density spin susceptibility and effective mass of mobile electrons in Si inversion layers», «Zero-magnetic-field collective insulator phase in a dilute 2d electron-system», «Superconducting properties of sulfur-doped iron selenide», «Lower critical field and SNS-Andreev spectroscopy of 122-arsenides», «Андреевская спектроскопия железосодержащих сверхпроводников: температурная зависимость параметров порядка и их скейлинг с Тc», «Probing Electron Interactions in a Two-Dimensional System by Quantum Magneto-Oscillations», «Electron-electron interaction correction and magnetoresistance in tilted fields in Si-based 2D systems» и др.

С 2019 года — главный редактор журнала «Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики», в 2015–2019 гг. — член редколлегии журнала J. Superconductivity and Novel Magnetism.

Почётный член Института физики твёрдого тела РАН.

Член бюро ОФН РАН, член Научного совета по физике низких температур ОФН РАН, член учёного совета ФИАН, зам. председателя докторского диссертационного совета ФИАН, член докторского диссертационного совета при ИФП РАН, член экспертных комитетов Роснано, РКНФ.

Награждён медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени.

Лауреат Демидовской премии.

Удостоен Золотой медали имени П.Л. Капицы 2024 года РАН за цикл работ «Экспериментальные исследования эффектов фазового расслоения в низкоразмерных материалах и электронных системах», премии им. А.Ф. Иоффе — за цикл работ «Эффекты сильных межэлектронных корреляций в двумерных системах электронов в полупроводниках».

Ему вручены юбилейная медаль «300 лет Российской академии наук», медаль «В память 850-летия Москвы», Благодарность НИУ ВШЭ.