Наука по-молодежному

Министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков знакомится с проектами участников молодежной лаборатории «Молекулярные безметалльные электрокатализаторы для водородной энергетики». Фото с сайта www.minobrnauki.gov.ru

В России по нацпроекту «Молодежь и дети» работает 940 молодежных лабораторий – специальных площадок для исследований и разработок, где молодое поколение ученых получает особые возможности для самореализации. Энтузиазм и свежие идеи молодых сочетаются в таких научных центрах с опытом старших наставников. А государство обеспечивает их всеми необходимыми ресурсами, в том числе современной материально-технической базой. Ключевая особенность таких лабораторий – молодой состав: не менее 2/3 сотрудников должны быть в возрасте до 39 лет.

Молодежные лаборатории открыты по всей России на базе 254 научных организаций и 119 университетов. К 2030 году планируется создание еще 800 таких пространств. Исследования ведутся по самым разным направлениям: от биологии и генетики до робототехники и искусственного интеллекта, от медицины и экологии до математики и агрономии.

При этом молодежные лаборатории не замыкаются в академических рамках, активно взаимодействуя с индустриальными партнерами, в том числе крупнейшими российскими компаниями: деятельность лабораторий ориентирована на практический результат.

Фото с сайта www.gstou.ru

Молодые ученые из Чеченской Республики ведут исследования, которые могут кардинально повысить экологичность строительства. Созданная в 2024 году молодежная лаборатория низкоуглеродных строительных технологий «Эко-Материаловед» Грозненского государственного нефтяного технического университета (ГГНТУ) им. академика М.Д. Миллионщикова работает над превращением обычных зданий в своего рода пылесосы углерода.

Основа любого строительства – используемый в бетоне цемент. На его производство приходится до 9% всех мировых выбросов углекислого газа. Технологии решают эту проблему, превращая источник выбросов в их поглотитель. Ключевая особенность разработок грозненских ученых заключается в использовании естественной способности бетона связывать атмосферный CO2 за счет карбонизации. Так называется химическая реакция, при которой углекислый газ из воздуха вступает во взаимодействие с бетоном, образуя карбонат кальция – или, говоря проще, известняк.

Сотрудники лаборатории изучают, как управлять процессом карбонизации, чтобы используемые материалы не только поглощали углерод, но и делали это предсказуемо и эффективно на протяжении всего срока службы.

Руководит лабораторией Магомед Сайдумов – кандидат технических наук, доцент и проректор по научной работе ГГНТУ. В 40 лет он уже выступил автором более 200 научных работ. 84% коллектива лаборатории младше 39 лет – здесь работают магистранты, аспиранты и молодые кандидаты наук.

«Ключевую роль в организации работы молодежной лаборатории играет научный наставник – основатель Грозненской научной школы по энерго- и ресурсосбережению в строительстве, доктор технических наук, профессор С-А.Ю. Муртазаев. Его богатый научный опыт и экспертиза в данной области определяют стратегические направления исследований. Наличие такого высококвалифицированного наставника имеет фундаментальное значение для формирования профессиональных компетенций у начинающих исследователей и обеспечения преемственности научных традиций», – отмечает Магомед Сайдумов.

Сейчас ученые активно экспериментируют с составами материалов. Они изучают, как различные типы и пропорции техногенного сырья влияют на прочность и долговечность материала, а главное – его способность связывать CO2. Параллельно идет работа по технико-экономическому обоснованию разработок.

«О конкретном применении на стройплощадках говорить пока рано, так как все еще ведется работа по лабораторным испытаниям и оптимизации. Но наша цель – в 2026 году выйти на стадию создания опытных партий материалов», – сообщил Джохар Межидов.

В молодежных лабораториях энтузиазм и свежие идеи   молодых сотрудников сочетаются с опытом старших  наставников. Фото с сайта www.minobrnauki.gov.ru

В Институте наукоемких технологий и новых материалов Мордовского государственного университета (МГУ) им. Н.П. Огарева молодые исследователи разрабатывают системы для получения водорода. Название молодежной лаборатории «Молекулярные безметалльные электрокатализаторы для водородной энергетики» звучит сложно для не погруженных в тему, при этом за научными терминами скрывается одно из важнейших направлений в современной химии.

Водородная энергетика – очень перспективная отрасль: водород может стать экологически чистым топливом будущего, которое при сгорании дает лишь водяной пар. Для ее развития нужны безметалльные электрокатализаторы – специальные вещества, которые помогают ускорить химические реакции получения водорода из воды и при этом не содержат дорогостоящих и редких металлов. Ведь самый эффективный катализатор – платина, но для массового применения в водородной энергетике она не подходит, это будет слишком дорого. Катализатор должен быть дешевым, доступным и высокопроизводительным.

Ученые лаборатории создают так называемые молекулярные платформы – базовые химические соединения, на основе которых можно построить каталитические системы для генерирования водорода. В результате химических процессов, исследуемых в лаборатории, могут быть получены различные ценные продукты. Прикладные направления работы разнообразны: это разработка простых технологий выявления антибиотиков в мясе, пальмового масла – в молочных продуктах, железа – в моторных маслах и др.

Средний возраст сотрудников лаборатории всего 25 лет. Коллектив из 23 человек, включая 10 студентов, возглавляет Александр Долганов – кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой неорганической и аналитической химии МГУ им. Н.П. Огарева.

В лаборатории реализуются два крупных проекта по безметалльным катализаторам по государственному заданию. А еще – восемь студенческих стартапов. «У команды лаборатории помимо основного направления в области водородной энергетики довольно много интересных результатов и решений в других областях, например в сфере сельского хозяйства, – пояснил «НГ» Александр Долганов. – Эти решения востребованы предприятиями, доходят до рынка через созданные стартапы».

Студенческие разработки разнообразны: от биоразлагаемых материалов – аэрогелей на основе эфиров целлюлозы, решающих проблему засухи в сельском хозяйстве, до экологически безопасного сорбента, способного за несколько секунд собирать нефть и нефтепродукты при авариях.

Студенческая инновация лаборатории – беспламенный нагреватель пищи. Она появилась во время поисков формулы для водородгенерирующих систем. В ходе экспериментов с химическими соединениями ученые заметили реакцию с большим выделением тепла и нашли этому открытию практическое применение.

Одна из студенческих разработок – беспламенный нагреватель пищи на основе смеси из неорганических солей и алюминия. Фото с сайта www.mrsu.ru

Беспламенные нагреватели опробованы в зоне специальной военной операции, где они показали высокую эффективность. Обратная связь с передовой позволяет дорабатывать изделие. Тестировалась новинка и туристами.

Еще один студенческий стартап – разработка мобильной энергоустановки на основе водородгенерирующей смеси. Такие устройства преобразуют химическую энергию водорода в электрическую энергию и могут быть использованы в переносных источниках энергии – например на транспорте или в резервных генераторах. Но для их работы необходимо сначала выделить чистый водород, например путем реакции металлов с водой. Полученная технология низкотемпературного экологически чистого способа генерирования водорода не имеет аналогов в мире и в лабораторных испытаниях показывает рекордные характеристики, отмечает Александр Долганов.

Исследования молодежной лаборатории проводятся при тесном сотрудничестве с крупнейшими российскими компаниями. Например, Ангарский электролизный химический комбинат, предприятие госкорпорации «Росатом», заинтересовано в новых технологиях производства эфиров целлюлозы. А ООО «Центр водородной энергетики» (АФК «Система») – в проекте разработки водородгенерирующих систем на основе алюминия.

На связи с космосом

Коллектив лаборатории научного приборостроения  Института физики им. Л.В. Киренского.  Фото с сайта www.kirensky.ru

В академгородке Красноярска, в одном из корпусов Института физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН), научные прорывы совершают молодые радиотехники и магнитологи. Здесь, в лаборатории, стены которой покрыты специальным радиопоглощающим материалом, создают по-настоящему уникальные приборы для космической отрасли и не только. Речь идет о молодежной лаборатории научного приборостроения. Ее руководитель – кандидат физико-математических наук Никита Боев, которому на момент назначения было всего 30 лет.

«Я пришел в Институт физики, чтобы заниматься наукой, писать кандидатскую, моим руководителем был Борис Беляев, основатель местной научной школы по электронике сверхвысоких частот (СВЧ). Он любил молодежь, вокруг него всегда были буквально десятки молодых ученых, – рассказал «НГ» Никита Боев. – Когда появилась возможность создавать молодежные лаборатории, нами была подана заявка. 12 человек, средний возраст был 30 лет, все к тому времени уже работали у моего руководителя, проверенные ребята. Мы, по сути, просто продолжили в новом статусе делать то, что делали раньше».

Одно из ключевых направлений в деятельности лаборатории – СВЧ-техника, например фильтры, предназначенные для отделения одних сигналов от других – сотовой связи от спутниковой радионавигации, вайфай от блютуза и т.п. Такие фильтры есть в любом радиоэлектронном устройстве, в одном сотовом телефоне их несколько десятков.

Лаборатория обладает собственной производственной площадкой и может не только разрабатывать, но и изготавливать востребованные изделия. Например, с помощью современных станков создаются компоненты для обеспечения передачи сигналов связи по проекту спутниковой системы «Сфера». Сотрудники разрабатывают и производят оборудование для космических аппаратов, в том числе первого импортозамещенного спутника связи «Экспресс-АМУ4». Большой объем работ выполняется в интересах как малых инновационных компаний, так и крупных предприятий аэрокосмической отрасли.

«В данный момент науке требуется решать в первую очередь прикладные задачи, поэтому и мы сосредоточили внимание на том, что необходимо нашей стране. А сегодня ей от нас больше всего нужны изделия в бортовых системах связи космических аппаратов – спутников связи», – отметил Никита Боев. Кроме того, разрабатываются технологии и для наземной инфраструктуры – станций приема спутникового интернета и телевидения. Команда лаборатории также создает антенную систему для терминала спутниковой связи, устанавливаемого на беспилотные летательные аппараты.

Еще одно важное направление – развитие техники для измерения магнитных величин, продолжает ученый. «Очень часто это научные приборы, которые не имеют аналогов в мире. Такие устройства купить не так просто либо в силу стоимости, либо из-за того, что они в принципе не продаются. А у нас они есть», – подчеркнул он.

Одной из инноваций лаборатории стала новая конструкция магнитометра слабых магнитных полей на основе микрополоскового резонатора с тонкой магнитной пленкой. Датчик может использоваться при решении широкого круга научно-технических и исследовательских задач, в том числе в электромагнитных геофизических исследованиях, медицине, охранной сигнализации. Легкое и небольшое устройство простое в эксплуатации и довольно дешевое при серийном производстве. При этом его чувствительность более чем на порядок выше, чем в известных конструкциях тонкопленочных датчиков.

Кстати, в период пандемии COVID-19 здесь создавали озонаторы для очистки воздуха от вирусов и бактерий. Устройства генерируют озон – модификацию кислорода, обладающую способностью разрушать содержащиеся в воздухе вещества. Эта разработка продемонстрировала способность научного коллектива быстро реагировать на вызовы времени.

Ученые из лаборатории тесно сотрудничают с крупнейшими красноярскими вузами – Сибирским федеральным университетом и Сибирским государственным университетом науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева (это бывший аэрокосмический университет, всемирно известная кузница кадров для космической отрасли).