Новые методы исследований стимулируют промышленность.
Первым зафиксированным в истории упоминанием синхротронного излучения (СИ) можно считать свечение Крабовидной туманности, рождение которой связано с взрывом сверхновой звезды и описано японскими и китайскими монахами в хрониках 1054 года - за 900 лет до появления синхротронов. Так что сначала СИ вдохновляло астрономов, потом физиков, химиков и биологов, а сейчас его влияние распространилось и на промышленников.
Делегация Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» посетила Красноярск - в Сибирском федеральном университете (СФУ) прошел семинар «Экспериментальные возможности источника синхротронного излучения СКИФ поколения 4+», где были представлены статус создания ЦКП «СКИФ», научная программа и проекты экспериментальных станций второй очереди, а также заслушаны доклады об исследованиях ученых СФУ и Красноярского научного центра СО РАН. Участников семинара приветствовали красноярские организаторы: проректор СФУ Руслан Барышев, директор Института химии и химической технологии СО РАН Оксана Таран, директор Института физики им. Л.В.Киренского СО РАН Дмитрий Балаев.
Как рассказал директор ЦКП «СКИФ» член-корреспондент РАН Евгений Левичев, все 34 здания и сооружения комплекса находятся в высокой степени готовности. Планируется, что к маю электронный пучок в бустерном синхротроне будет ускорен до проектной энергии 3 ГэВ, а в июне - перепущен в основной накопитель. В конце 2025 года создание источника синхротронного излучения поколения 4+ должно быть завершено.
Научную программу ЦКП «СКИФ» подробно описал заместитель директора Центра по научной работе доктор химических наук Андрей Бухтияров. В рамках первой очереди станций реализованы самые востребованные методики синхротронного излучения в широком диапазоне энергий. Станции будут работать в интересах катализа, нефтегазовой и полупроводниковой промышленности, водородной энергетики, металлургии, биомедицины и фармакологии и других направлений. Также был презентован перечень проектов по созданию экспериментальных станций второй очереди: сейчас в него входят 21 станция, например, проект Новосибирского государственного технического университета «Инженерное материаловедение», а также совместная российско-белорусская станция «БелСИ».
– Мы продолжаем собирать предложения, в том числе ждем заявки от красноярских коллег. К осени 2025 года рассчитываем подготовить концептуальные проекты еще нескольких станций второй очереди, - добавил А.Бухтияров.
В ожидании «СКИФа»
– Наш университет с нетерпением ждет запуска «СКИФа» и примет участие как в ряде научно-исследовательских проектов, так и в решении вопросов, связанных с подготовкой кадров, для чего мы и вступили в Межвузовский консорциум по взаимодействию с ЦКП «СКИФ», созданный в 2024 году, - подчеркнул директор Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ доктор физико-математических наук Андрей Минаков. - В прошлом году мы как раз осуществили первый набор специалистов-физиков. Надеюсь, на старших курсах они уже смогут проходить практику в ЦКП «СКИФ». А нашим ученым синхротронное излучение поможет, например, в создании цифрового керна. Это крайне актуальное для нефтяной промышленности направление: известно, что даже на лучших месторождениях, которых в России почти не осталось, процент выкачивания нефти не превышает 40. То есть еще 60% остаются в недрах. Мы развиваем исследования в области микро- и нанофлюидных технологий, разработки новых методов увеличения нефтеотдачи, вместе с компанией «Газпром нефть» создаем симуляторы цифрового керна. И применение СИ на порядок ускорит тестирование таких симуляторов.
Ждут запуска установки мегасайенс не только вузы.
– «СКИФ» открывает перед химиками уникальные возможности для исследований на атомарном уровне, что продолжает традиции сибирской науки, - считает директор ИХХТ КНЦ СО РАН доктор химических наук Оксана Таран. - Еще в 70-х годах прошлого века, задолго до появления современного термина «нанотехнологии», ученые будущего Института химии и химической технологии вместе с сотрудниками Института ядерной физики разрабатывали методики изучения катализаторов с размерами частиц 1-2 нанометра in situ, используя метод EXAFS. Сегодня «СКИФ» выводит эти исследования на новый уровень, предоставляя целый комплекс мощнейших физико-химических методов анализа. С его помощью можно изучать структуру новых материалов на атомарном уровне, например, анализировать наноразмерные частицы сплавов металлов, определяя точное взаимное расположение атомов и их электронное состояние.
Рентгеноструктурный анализ позволяет расшифровывать строение сложных комплексных соединений, а рентгенофотоэлектронная спектроскопия - исследовать состав поверхности наночастиц. Для химиков это означает переход от метода проб и ошибок к целенаправленному дизайну материалов. Это критически важно и для фундаментальных исследований, и для прикладных задач - от создания новых катализаторов до анализа редкоземельных металлов. Для высокотехнологичных отраслей, таких как нефтепереработка, космические технологии или разработка новых материалов, «СКИФ» становится ключевым инструментом.
Технологии будущего
Основным вопросом повестки заседания Научно-координационного совета (НКС) ЦКП «СКИФ», прошедшего на следующий день, стало обсуждение будущего взаимодействия с промышленными предприятиями Красноярского края. В мировой практике источников синхротронного излучения есть несколько форматов сотрудничества с индустрией: исследования по заказу компаний и публикация результатов, приобретение пучкового времени без раскрытия сведений, составляющих коммерческую тайну, финансирование строительства станций для задач конкретных компаний, а также исследования в рамках грантовых конкурсов. Еще один инструмент коллаборации - создание отраслевых консорциумов по использованию СИ. Такой консорциум с участием ЦКП «СКИФ» уже создан для решения задач нефтегазовой промышленности. После дискуссии НКС ЦКП «СКИФ» принял решение обратиться в администрацию Красноярского края с предложениями по применению синхротронных методов в интересах промышленности региона. Директор ИЯФ СО РАН академик Павел Логачев подчеркнул интегрирующую роль университетов, которые могут создавать совместные лаборатории с предприятиями для исследований и разработки технологий с использованием возможностей «СКИФа».
На НКС обсуждались также вопросы подготовки кадров для проведения исследований в ЦКП «СКИФ» и на других уникальных установках класса мегасайенс, которые создаются в настоящее время в России. Ректор НГТУ НЭТИ Анатолий Батаев рассказал о деятельности Межвузовского консорциума по взаимодействию с ЦКП «СКИФ», сейчас в его состав входят 24 участника. В числе основных задач консорциума - научное сотрудничество университетов страны в области исследований на станциях ЦКП «СКИФ» с акцентом на исследовательскую и инновационную деятельность студентов, использование возможностей установки в образовательных программах университетов, создание базы данных соответствующих программ и курсов. Для решения этих задач недавно создан сайт консорциума.
Представление о возможностях «СКИФа» получили также красноярские школьники и студенты: лекции для учеников Физико-математической школы СФУ и студентов прочитали заведующий отделом синхротронных исследований ЦКП «СКИФ» кандидат физико-математических наук Андрей Сараев и заведующий отделом ускорительных систем ЦКП «СКИФ» кандидат физико-математических наук Григорий Баранов.
Президиум, на выезд!
А на следующий день в Красноярск прибыла делегация Сибирского отделения РАН. Заместитель председателя СО РАН академик Дмитрий Маркович и главный ученый секретарь СО РАН член-корреспондент РАН Андрей Тулупов приняли участие в заседании Совета по науке и высшему образованию при губернаторе Красноярского края, провели выездное заседание президиума СО РАН на базе ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», затем посетили ряд лабораторий центра.
Открывая краевой Совет по науке, губернатор региона Михаил Котюков напомнил, что в прошлом году была принята программа научно-технологического развития Красноярского края, направленная на выполнение поставленной Президентом РФ задачи по достижению технологического лидерства. Он отметил, что в крае имеется хороший фундамент, чтобы сделать серьезные шаги в ближайшие годы, и принципиально важно собрать вокруг этих задач академические возможности, высококвалифицированные коллективы и промышленность.
Заведующий лабораторией Института физики им. Л.В.Киренского Андрей Лексиков рассказал о разрабатываемых проектах - Инжиниринговом центре аналоговой электроники и научном центре мирового уровня «Метаповерхности и полезная нагрузка». Заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ КНЦ СО РАН Анна Кичкайло презентовала Центр коллективного пользования в области биотехнологий, востребованных индустриальными партнерами. Среди технологий будущего - создание аптамеров, искусственных аналогов моноклональных антител, которые можно использовать в качестве инструмента доставки любых лекарственных препаратов, контрастов для визуализации и терапии опухолей.
– Губернатор Красноярского края сказал о важности межрегиональных мостиков между производством и наукой. Сейчас разрабатывается Комплексный план развития СО РАН, который нацелен на то, чтобы донести палитру научных результатов Сибирского макрорегиона до промышленников и производителей на местах, - подчеркнул академик Маркович. - Представленные в Красноярске проекты - очень нужные и значимые инициативы. Но это точечные решения, их мало. Поэтому наша задача - стимулировать появление гораздо большего числа таких проектов, для чего мы и провели выездное заседание президиума СО РАН в ФИЦ КНЦ СО РАН. Я считаю, такие мероприятия нужно регулярно практиковать. Мы ознакомились с работой красноярских групп под руководством молодых ученых. Главное - подойти системно и на разных этапах анализировать результаты, полученные в молодежных лабораториях.
Представители президиума отметили крайнюю актуальность исследований, представленных красноярскими учеными и на заседании, и в ходе экскурсий.
Так, в лаборатории космических систем и технологий ФИЦ КНЦ СО РАН накоплена самая объемная база данных наблюдений за лесными пожарами, причем она имеет и прогностическую ценность. Кроме того, специалисты научились оценивать энергетические характеристики горения: спутник фиксирует сигнал, по которому, решая обратную задачу, можно определить объем сгорающей биомассы.
Ольга Колесова
Обложка: фото Анастасии Тамаровской, пресс-служба ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
