Выпуск: 144 от 25/03/2013, Рубрика: PROfi
Необъятный мир физики 
 
 
Бесконечные сезонные превращения дождя в снег, в лед, а затем и его испарение; непоколебимая смена дня и ночи; способность жидкости ‘’выталкивать’’ плотную материю… даже строение ДНК, хромосомные коды, определение структуры и функций биомолекул и электропроводимость нервных волокон – физика может объяснить все явления! Вообще естественные науки увлекают до бесконечности. Обычный любитель, взяв однажды в руки примитивнейшую литературу, посвященную, допустим, времени и материи, зачитается взахлеб.  Несмотря на свою атеистическую направленность, ученые-физики безошибочно объясняли и предсказывали явления и предметы, созданные Богом. Да, физика может заинтересовать многих. Но… для того, чтобы стать специалистом в области физики, интереса недостаточно… да и желания тоже. Не только потому, что при выборе каждой специальности нужен определенный запас навыков, знаний, способностей и потенциала, но и, конечно… А что еще помимо перечисленного мной необходимо настоящим физикам, за которыми будущее науки, рассказал в увлекательной беседе г-н Айк Араевич Саркисян – специалист в области физики низкоразмерных систем и наноэлектроники, доктор физико-математических наук, профессор, лауреат Государственной премии за 2011 год, лауреат Президентской премии за 2007 год, заведующий кафедрой общей и теоретической физики Института математики и высоких технологий РАУ.  Речь пойдет об одной из специальностей данного Института - "Электронике и наноэлектронике"
 
Здравствуйте, господин Саркисян! Вы – специалист по физике низкоразмерных систем и наноэлектронике.  Для меня физика (конечно, та, которая преподавалась на школьном уровне) всегда была одним из излюбленных и наиинтереснейших предметов. Однако все равно затрудняюсь представить себе низкоразмерные системы. Разъясните, пожалуйста, что представляет собой эта сфера физики? Как ее можно охарактеризовать более доступным для широкой аудитории языком?
 
Здравствуйте, Мери! Спасибо за приглашение. Для того, чтобы получить представление о низкоразмерной системе, удобней всего рассмотреть шарик, совершающий движение вдоль довольно тонкой трубочки. Движение рассматриваемого нами шарика максимально ограничено – он может двигаться либо в одном направлении вдоль оси трубки, либо в обратном. Таким образом, мы можем описать данную систему с помощью одной единственной координаты вдоль оси трубочки. На первый взгляд может показаться, что приведенные примеры довольно примитивны и просто-напросто не имеют ничего общего с серьезной физикой. Но самый обычный случай, встречающийся довольно часто, – шарик, закатившийся под диван, оказывается в низкоразмерной системе, где он может совершать лишь движение в двух направлениях. Но примерно к середине 60-х годов прошлого века специалисты, работающие в области полупроводников, заметили одну интересную деталь: если рассматривать движение квантового шарика или электрона в очень тонком полупроводнике, причем, когда мы говорим ''тонкий полупроводник'', мы подразумеваем следующее: всякая частица, квантовая, маленькая частица имеет длину волны и двойственную структуру, обладая как карпускулярными (свойствами, присущими частицам), так и волновыми свойствами. Такова природа вещей. Это явление называется ''дуализмом''. Если длина волны этой частицы порядка - в области ограничения (т.е. толщины пленки), то частица будет проявлять себя по-иному. Она больше не является свободно движущейся частицей, для которой будет возможным применение законов классической физики. Поведение этой частицы уже нужно описывать в рамках квантовой физики. Теперь объясним значение и применение термина ‘’нано’’. Нам известно, что миллиметр – это 10-3 м; микрометр – это 10-6 м; когда речь идет о нанометровом диапазоне, это уже 10-9 м. То есть это структуры, содержащие вдоль направления квантования, так сказать, узкого участка полупроводника, всего лишь несколько десятков кристаллических решеток. Эти структуры можно заметить, их можно увидеть, но их свойства радикально отличаются от свойств систем, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Таким образом, ученые пришли к выводу, что вся физика в зависимости от размеров меняется. Затем наука  перешла на уровень, который позволял создавать искусственные атомы, а для них, в свою очередь, отдельные таблицы Менделеева. Это направление превратилось в  отдельную науку, направленную на создание новых атомарных структур. 
 
 
Как Вы видите влияние нанотехнологий на нашу повседневную жизнь в течение следующих десятилетий?
 
Оно колоссально. Я приведу следующий пример. Всем известно, что в последнее время сильно возрос фактор опасности, связанный с землетрясениями. Естественно, они влекут за собой огромные потери. Помимо того, что погибает несчетное количество людей, немалое количество пострадавших остается под руинами. Зачастую найти их становится невозможным. В Массачусетском Технологическом Институте, который является одним из ведущих американских Институтов, были разработаны так называемые ‘’наномухи’’. Они представляют собой роботов очень маленьких размеров со вставленными нанодатчиками. Последние реагируют на углекислый газ. Процесс происходит следующим образом: животное или человек, оставшийся под руинами, дышит, в результате через некоторое время на этой территории резко возрастает уровень углекислого газа. Если подключить к поискам несколько подобных роботов, благодаря сенсорам с передатчиками можно будет передать информацию о том, что в определенной точке наблюдается резкое повышение углекислого газа. Это намного повысит эффективность спасательных работ. Насколько мне известно, единственной проблемой, над решением которой ученые все еще трудятся, является мотор, обеспечивающий количество взмахов крыльев наномухи. 
Другая сфера, влияние нанотехнологий на которую также колоссально, - это компьютерные технологии. Ученые пришли к выводу, что мощности современных компьютеров все-таки достигли определенного предела. Существуют задачи, которые обычные компьютеры, работающие на основе стандартной системы 0,1, не смогут решить даже за несколько миллиардов лет. А нанокомпьютеры смогут справиться с проблемой в течение 3 лет. Мир сейчас находится под влиянием компьютерных технологий, возникает сетевое сообщество, социальные сети… в основе всего этого лежат технологии. Так вот наноструктуры рассматриваются как одни из наиболее приоритетных элементов базы для квантовых компьютеров. В будущем они станут приборной основой, базой для упомянутых мной квантовых компьютеров. Помимо того, огромны перспективы развития сфер биохимии, биофизики, генетики
 
 
Вы, как лектор, видите среди Ваших студентов специалистов, которые могут в дальнейшем серьезно заниматься наноэлектроникой?
 
Безусловно, вижу. У нас есть студенты, которые действительно очень сильны в наноэлектронике. Есть выпускники, уже защитившие диссертации. Магистры и аспиранты, которые также, несомненно, защитят диссертации. По этому поводу у меня нет никаких сомнений. Однако, к сожалению, для того, чтобы ученый имел возможность в полной мере осуществлять свою деятельность, в Армении достаточных условий не создается. Нужно учитывать и тот факт, что наша наука носит достаточно экспериментальный характер. Тем не менее отмечу, что данное направление в рамках Института дает студентам и выпускникам исключительную привилегию – они имеют возможность публиковать свои статьи, исследования в международных изданиях. Это, в свою очередь, позволяет им обеспечить за собой места в серьезных международных организациях. Здесь ребята входят в сообщество, которое полностью открыто для всего мира. 
 
 
 
И все же, несмотря на то, что сейчас многое прояснилось в результате нашей с Вами беседы, не думаю, что 16-летний абитуриент, еле-еле определившийся в жизни, туманно представляющий себе университетскую жизнь, будет в состоянии проанализировать свой потенциал и принять решение о выборе такой специальности. Есть ли ключевые, сигнальные факторы, опираясь на которые,  молодые смогут выбрать физику как будущую специальность?
 
Во-первых, перед нами - страшная действительность. Так как в нашей стране промышленность практически отсутствует и весь деловой сектор замыкается на банковских услугах, то, естественно, для школьников нет соответствующих ориентиров, помогающих определиться, в каком направлении двигаться. Однако есть сфера информационных технологий, которая становится все более популярной, и способные молодые люди идут именно по направлению IT. Но это палка о двух концах. Те организации, в которых работают молодые программисты, замыкаются на очень определенных проблемах, требующих прикладной характер, и творчество начинает исчезать. Возникает некая рутина. Конечно, зарплаты вполне удовлетворительные, однако креативно мыслящие, полные новых идей инноваторы начинают утомляться, уставать в результате своей деятельности. Что касается непосредственно физики, то, как я ранее отметил, наша страна дает возможность приобретения конвертируемых знаний – знаний, которые при желании можно максимально эффективно использовать за границей. Я скажу вот что: те студенты, которые выберут эту специальность, серьезно все обдумав, основываясь на собственных жизненных приоритетах, они пойдут до конца. Кстати, я отмечу, что каждую субботу проходят научные семинары, на которых принимает участие большое количество молодых людей. Также я бы хотел отметить, что благодаря  Эдуарду Мушеговичу действует ''Научная школа академика Эдуарда Мушеговича Казаряна'', которая была основана в начале 70-ых годов прошлого века. Исследование наноструктур в Армении берет начало с работ академика Казаряна: он является основоположником нанонауки в Армении. Более 30-ти его учеников стали кандидатами наук, пять из них защитили докторские диссертации. 
Так вот, костяк молодых кадров, который будет верен выбранному пути, всегда есть и будет. Теперь поговорим о сигнальных факторах. В первую очередь, необходима популяризация. В тех же 60-ых годах физика была, грубо говоря, пропиарена, и все подались в физики. Однако миф о ‘’романтичности’’ мира физиков развеивался с первых же дней учебы. Наука требует преданности. И выражение о физиках и лириках вызывает у меня крайнее раздражение. Но даже в нынешних условиях, без особой популяризации науки студенты получают реальную и неоспоримую возможность обеспечить себя достойной работой. Однако входить в мир науки, изначально настроившись на получение прибыли, – большая и неисправимая ошибка. Такие специалисты – уже не специалисты. 
 
 
На Ваш взгляд, какие самые благоприятные для развития данной сферы страны? Где можно добиться наибольшего успеха в области физики?
 
В развитых странах, во-первых. Например, в Японии, США, Объединенном Королевстве. Для того, чтобы содержать серьезную лабораторию, Турция, к примеру, ежегодно вкладывает 200 млн. долларов. Американские лаборатории значительно более бюджетные, и их возможности более широкие. Современные нанотехнологии уже пришли к уровню квантовой инженерии. Она представляет собой науку, позволяющую на уровне определенных кристаллических решеток и отдельных атомов построить системы, структуры. Технологическое оснащение должно соответствовать требованиям научных исследований. Выделить несколько стран очень сложно, потому что в развитых странах вкладываются фантастические средства для развития науки. Южная Корея, Иран, Турция тратят поистине колоссальные финансы на развитие инфраструктуры, которая, так или иначе,  сопряжена с нанотехнологиями. Потому что они понимают, что будущее за наукой и, в частности, за нанотехнологиями. Это направление науки находит достаточно широкое прикладное применение. Отмечу также, что сейчас Китай собирает специалистов по всему миру. 
 
 
Ваше послание молодежи, будущим коллегам...
 
Я скажу следующее: каждый, кто решил заниматься наукой, должен учесть и запомнить одно – это отдельный мир. Люди в этом мире живут по своим законам. Они служат науке, они ей преданы. Что выбирать и чем жертвовать – выбор каждого. Приоритеты каждый из нас расставляет в этой жизни сам. 
 
Спасибо большое за информативную беседу, Айк Араевич! А будущим физикам советую взять на заметку: ''Истинная наука не знает ни симпатий, ни антипатий: единственная цель ее - истина.'' (У. Грове). Докопайтесь до истины, осознайте свой выбор, полюбите выбранное вами дело по-настоящему и только потом твердо идите по выбранному пути. Удачи!
 
 
 
Саркисян Мери
 
 
Комментарии
Введите код*:Click on me to change image
Микрофон
Fish-ка
Idea 12/03/2019