На кафедре @theorphysMEPhI одним из важных, успешно развивающихся исследовательских направлений является физика сильных полей – область, посвященная изучению взаимодействия электромагнитного излучения экстремальной мощности с атомными и молекулярными системами, электронами, вакуумом. Здесь у нас есть сильная научная школа, существующая в течение нескольких десятилетий и получившая международную известность. Сейчас эта научная группа физики экстремальных световых полей, в состав которой вхожу и я, – довольно большой, по меркам теоретиков, коллектив, в котором, наряду со взрослыми, состоявшимися исследователями, работают около десяти аспирантов и примерно столько же студентов

Это грант РНФ для малых научных групп. Получить такой, в отличие от полноценного гранта РНФ, довольно несложно. Проект посвящен моделированию процессов, происходящих при облучении газовой мишени, состоящей из тяжелых атомов, например, ксенона, лазерным пучком рекордно большой интенсивности. Цель заключается в том, чтобы провести диагностику пучка, в том числе определить пиковое значение интенсивности в фокусе по наблюдению образующихся в таком эксперименте тяжелых ионов, быстрых электронов и гамма-квантов высоких энергий. Проект привязан к эксперименту по измерению интенсивности на одном из самых мощных в настоящее время источников излучения – лазере Apollon во Франции. Эксперимент начнется примерно через месяц. Наша задача – на основании теоретического анализа экспериментальных данных дать надежную оценку интенсивности, определить, будет ли в этом эксперименте поставлен новый мировой рекорд по получению сверхсильных электромагнитных полей. Думаю, что результаты наших расчетов будут востребованы экспериментаторами

Очень важное! Научная группа может эффективно функционировать и развиваться только если она постоянно подпитывается новыми участниками, поэтому студентов и аспирантов в наших научных коллективах – много. Начиная с шестого семестра, все студенты кафедры получают научного руководителя; иногда это происходит и раньше. У студентов есть возможность выбора, который происходит после знакомства и общения с потенциальными руководителями, часть из которых – наши преподаватели, другие – сотрудники исследовательских центров, институтов РАН, других ведущих университетов, включая Физтех. Наши принципы организации научной работы студентов: свобода выбора, обязательный интерес к теме исследований, ответственность руководителя. В целом такая схема работает успешно – у нас немало примеров того, как студенты очень быстро становятся полезными участниками коллектива, начинают публиковать работы в серьезных журналах уровня Physical Review еще до окончания магистратуры, а иногда и в бакалавриате. Конечно, выбор первого руководителя не обязательно бывает удачным; в таком случае мы всегда готовы помочь студенту найти новую интересную для него тему и сильного наставника

Наша научная группа ведет свою историю еще с кафедры физики наноструктур и сверхпроводимости (№38), позднее мы перешли на кафедру №70, а 3 года назад на основе группы была создана молодежная лаборатория «Сверхпроводящие энергетические систем», которая включает в себя 15 сотрудников, в том числе в работе принимают участие сотрудники кафедры №70. Поэтому ответ на вопрос достаточно объемный, но, несмотря на то, как называется подразделение или группа, – это один коллектив, включающий как опытных сотрудников, так и молодых аспирантов и студентов

В этом году мы выполняем заключительный, 3 этап работ по гранту. Данный проект направлен на исследование физических принципов создания бесконтактных подшипников на основе сверхпроводников и разработку трех типов подшипников: опорного, высокооборотного и криогенного. Если первый тип подшипника по сути является привычными и, по большей части, могут служить замещающим решением, то остальные варианты являются более инновационными. Сфера их использования более узкая и специфическая, такие подшипники, например, могут быть использованы в насосах для перекачивания криогенных жидкостей (сжиженных газов). В качестве сверхпроводника в устройствах используется высокотемпературная композитная сверхпроводящая лента на основе YBCO российского производства (С-инновации).
В рамках проекта решался большой спектр задач, от исследования характеристик ВТСП ленты в условиях работы в бесконтактном подшипнике до проектирования специализированных криостатов и лабораторных прототипов подшипников. Подана заявка на изобретение «Устройство бесконтактной передачи вращения с использованием высокотемпературных сверхпроводящих лент». Для того чтобы выполнить данные задачи, были разработаны собственные методики исследования левитационных характеристик ВТСП композитов и элементов подшипников. Для методик были разработаны программы автоматизации измерений. Кроме того, на этапе проектирования требовалось выполнить серию расчетов как элементов подшипников, так и конструкции в целом. Для этого были разработаны модели и проведено мультифизическое моделирование подшипников, в которых учитывались магнитные, транспортные, тепловые и механические характеристики ВТСП композитов и сборок на их основе. На основе разработанных подходов и полученных результатов могут быть изготовлены бесконтактные левитационные подшипники для различных применений

На мой взгляд, работа в области научных исследований и поиски ответов на вопросы природы кардинально сказываются на том, как человек воспринимает окружающий мир. Интерес познавать и желание докопаться до источника, основ явлений и процессов, как правило, распространяется далеко за пределы области профессиональных интересов. Желание получать новые знания становится неотъемлемой частью жизни

Я работаю на кафедре №27 (первая кафедра микроэлектроники в СССР), где существует одна из ведущих научных школ в области физики микроэлектронных структур и радиационной стойкости полупроводниковых приборов. Моя научная деятельность связана с разработкой методов оценки сроков работоспособности электронных устройств, эксплуатируемых в условиях воздействия ионизирующего излучения.
На кафедре сформирован по-настоящему дружный профессиональный коллектив, обладающий уникальными знаниями и компетенциями. У нас есть люди, которые справятся с любыми задачами: от инженерных (например, автоматизация измерений) до расчётных и аналитических, а также с созданием физико-математических моделей радиационного воздействия на электронику. Это особенно важно для космической техники, где надежность — главное

Это сочетание точной экспериментальной работы и построения адекватных физико-математических моделей радиационного воздействия на электронные приборы. С одной стороны, требуются аккуратные инженерные решения: автоматизация экспериментов, сбор качественных данных в сложных условиях.
С другой стороны, эти данные нужно интерпретировать и формализовать — проводить качественный анализ, выбирать правильные физические предпосылки и переводить их в соответствующие модели, которые предсказывают изменение характеристик приборов под воздействием ионизирующего излучения.
Именно в такой связке — от реальных измерений до надежных моделей, применимых для оценки сроков работоспособности электроники (особенно для космических приложений), — заключается и самая большая трудность, а вместе с тем и наибольший профессиональный интерес

С учётом моего опыта я выделяю несколько взаимосвязанных перспективных направлений.
Во‑первых, космическая электроника: растёт спрос на надёжные компоненты, устойчивые к радиации, что требует новых материалов, тестирования и моделирования срока службы микросхем. Во‑вторых, развитие наноматериалов и тонкоплёночных технологий для коммерческих (земных) устройств — например, для сенсорной и гибкой электроники. На мой взгляд, данное направление, очевидно, будет активно развиваться и дальше. В‑третьих, энергоэффективные вычисления и встроенный искусственный интеллект: здесь обычные решения уже не подходят, и нужны экономичные по энергопотреблению специализированные вычислительные системы и соответствующая память для работы прямо на устройстве. Наконец, с ростом сложности систем возрастает важность прогнозирования и продления срока их службы с помощью моделей и встроенной диагностики. И именно здесь сочетание аккуратно проведённых экспериментов и надёжного моделирования позволяет переводить лабораторные наработки в промышленные решения