«Мы ток преобразуем в свет»

Научные открытия профессора Владимира Дубровского и его коллег дают ключ к решению одной из основных задач современной электроники

Слухи о смерти российской науки сильно преувеличены, в том числе и в той сфере исследований, которая касается создания нанотехнологий. Один из примеров – петербургская фирма «Светлана-Оптоэлектроника», где выпускают светодиодные лампы по запатентованной инновационной российской технологии. 

Сотрудники лаборатории Владимира Дубровского (Санкт-Петербургский академический университет) открыли новые материалы с уникальными, неизвестными ранее свойствами. 

Этот коллектив, в котором из 17 человек – три профессора и восемь кандидатов наук, теоретически и экспериментально исследовал диффузионный рост нанокристаллов – арсенида галлия, арсенида индия, нитрида галлия и других оптических материалов. Преимущество этих материалов – высокое структурное совершенство и возможность синтеза на инородных подложках, рассогласованных по параметру кристаллической решетки. Главное, физики выяснили, что можно вырастить оптические наноструктуры полупроводниковых соединений III–V на кремнии с очень малым количеством дефектов.

– Владимир Германович, каковы перспективы открытия вашей лаборатории?

– Оно позволяет решить одну из основных задач современной электроники: интеграцию микроэлектроники – компьютерных чипов и микроэлектронных плат с оптическими материалами, которые выращиваются прямо на кремниевых подложках. По своим физическим свойствам кремний принципиально не может эффективно излучать свет, но вся микроэлектроника делается на нем. Если бы ученые могли прямо на его поверхности выращивать оптические материалы, была бы решена задача интеграции микроэлектроники и оптоэлектроники на едином кремниевом чипе. Нитевидные нанокристаллы благодаря своей геометрии как раз и позволяют это сделать.

Спектр применения нанокристаллов очень широк. Их можно использовать в качестве элементной базы наноэлектроники – в транзисторах и диодах, а также в наносенсорах. Кроме того – в полупроводниковых лазерах, светодиодах, фотоприемниках, солнечных батареях, преобразующих энергию солнца в электрическую... Наши проекты находятся в основном в области оптических материалов на основе нитевидных нанокристаллов. Мы ток преобразуем в свет или наоборот.

– Сегодня во всем мире говорят о нанобуме. А что конкретно уже дают людям нанотехнологии?

– Свойствами объемных твердых тел сложно манипулировать. Но, уменьшив, например, размер полупроводника до наноразмера, можно создавать функциональные свойства, которые нельзя получить на макроуровне. Скажем, управлять длиной волны излучения оптических приборов, основанных на наноструктурах. Эти новые свойства позволяют кардинально улучшить качество полупроводниковых приборов. Без наноструктур в светодиоде мобильного телефона его дисплей светился бы не так ярко или вообще не светился бы. А без СВЧ-транзисторов (также на основе наноструктур) мобильник не смог бы передавать или получать сигнал. Нанотехнологии будут еще шире использоваться во всем мире.

Огромное значение в развитии тематики «нано» имела Нобелевская премия академика Жореса Алферова за разработку полупроводниковых гетероструктур, использующихся в электронике. К счастью, в России нашлись люди, которые вовремя привлекли к нанопроблеме внимание властей. Сейчас Россия занимает третье место в мире (после США и Германии) по объему финансирования нанотехнологий.

Наши исследования с самого начала тоже финансировались государством. Кроме того, мы получили ряд грантов – от Российского фонда фундаментальных исследований, Министерства образования и науки, Президиума РАН… А еще участвуем в пяти международных проектах и потому имеем возможность работать с лучшими иностранными специалистами, осуществлять обмен молодыми сотрудниками, отправлять  нашу молодежь на стажировку за рубеж; в общем, работаем действительно на мировом уровне. Мы с коллегами давно уже публикуемся в лучших мировых научных журналах. 

Начиная с 2000-х годов в России стало возможным получить деньги на исследования, есть программы и для покупки оборудования. Наш небольшой университет получает на эти цели более 100 миллионов рублей в год. За счет государственного финансирования и грантов наши лаборатории оснащены неплохо.

Но есть у нас и трудности, которые неведомы зарубежным коллегам. Очень сложно получить деньги от государства, а часть средств вообще, на мой взгляд, расходуется впустую. Чиновники часто придерживаются принципа – давать всем понемногу, а я считаю, что надо давать сильным. У нас процветает бюрократия: по каждому проекту надо писать толстые отчеты, это отнимает время и отвлекает от работы.

– Итак, главный тормоз на пути развития отечественной науки – бюрократия?

– Я считаю, ключевая проблема – люди, уровень их компетенции. У нас в стране многое развивается медленно и плохо потому, что мало людей, готовых работать ради достижения результата. Многие надеются, что придет какой-то дядя и все принесет либо даст возможность что-то украсть, и ты тут же станешь миллиардером. К сожалению, у нас в стране примером являются Прохоров и Абрамович, а не Билл Гейтс и Стив Джобс или Алферов и Гинзбург. Можно иметь миллионы долларов, но не развивать науку, если нет людей, способных что-то сделать профессионально. На месте властей предержащих я бы начал с того, что попытался за любые деньги вернуть ученых, уехавших за границу. Сегодня едва ли не половина лучших российских ученых работает в США, Японии и некоторых других странах. Вернуть их гораздо дешевле, чем обучить специалистов такого уровня. В нашем виде науки, чтобы стать профессором, нужно двадцать лет, и с этим ничего не поделаешь.

– Сейчас многие говорят, что одна из основных наших проблем – разрушение научных школ. В какой мере способен решать эту проблему ваш Академический университет?

– У нас небольшой университет – примерно 200 аспирантов и магистров по узким специальностям. На одного студента куда больше преподавателей, чем в обычных университетах. Наш преподавательский состав – люди, которые активно занимаются научными исследованиями. Уже в процессе обучения стараемся вовлекать молодежь в научную работу. Подготовка будущих студентов начинается в физико-математическом лицее, для поступления в него нужно пройти конкурс около 20 человек на место. Не знаю, подходит ли эта модель обучения для всей России, но в нашем случае она эффективна.

Мы готовим специалистов хорошего уровня – наши выпускники могут успешно продолжать обучение в лучших мировых университетах. Это тоже важно, потому что шансов получить хорошую работу в Америке у молодых специалистов, конечно, больше, чем в России.

– Значит, вы готовите научные кадры не только для России?

– Наука сейчас – это дело международное. Бессмысленно говорить о российской науке, можно говорить только о вкладе страны в мировую науку. Все исследования по нашему профилю ведутся в широкой международной кооперации. Если ты публикуешь статью в журнале, любая американская фирма, в принципе, имеет право использовать эти данные в Силиконовой долине. 

Вклад России в мировую науку сейчас все еще невелик: падают индексы цитирования, количество опубликованных статей и зарегистрированных патентов. По этим показателям мы уступаем Китаю, хотя изначально наш уровень был выше. Китайцы быстрее развиваются, приглашая для обучения своих специалистов – лучших ученых из других стран. Мои коллеги по Академическому университету и я тоже преподаем в Китае, у нас есть китайские аспиранты.

Но ситуация в России все же меняется к лучшему: сегодня заниматься наукой более престижно и перспективно, чем десять лет назад. Карьера ученого вновь стала привлекательной для талантливой молодежи. 

Владимир Дубровский, профессор, кандидат физико-математических наук. Окончил кафедру статистической физики ЛГУ в 1988 году, начал свою научную деятельность в Академии наук. С 1997 года в Научно-образовательном центре РАН (ныне – Санкт-Петербургский академический университет) возглавляет лабораторию физики наноструктур и кафедру теоретической физики. Является автором или соавтором более 250 публикаций по теории полупроводниковых наноструктур. Автор книги «Теория формирования эпитаксиальных наноструктур».