​– Еще как может! – считает заведующий лабораторией оптических излучений Института сильноточной электроники СО РАН кандидат физико-математических наук Дмитрий Сорокин. – Тем более в наши дни, когда для поддержки новоиспеченных кандидатов и аспирантов создано немало грантообразующих фондов, таких как Российский фонд фундаментальных исследований и Российский научный фонд. Главное, чтобы молодежь обладала желанием и способностями заниматься интересным делом. 

 
От сомнений до большой любви 

 
По словам Дмитрия, его путь в науку был не совсем обычным: после окончания первого курса физического факультета ТГУ его терзали смутные сомнения по поводу того, а туда ли он поступил. Но, когда студент Сорокин попал на кафедру физики плазмы, которая базируется в стенах Института сильноточной электроники (ИСЭ), от подобных мыслей у него не осталось и следа. 

 
Вот уже 14 лет молодой исследователь занимается любимым и интересным направлением, вылившимся в кандидатскую диссертацию «Оптические свойства плазмы высоковольтного наносекундного разряда, инициируемого убегающими электронами, и ее применение». 

 
А в текущем году научный коллектив под руководством Дмитрия Сорокина успешно завершил большую исследовательскую работу в рамках президентского гранта РНФ для молодых ученых, и томичи были одними из первых, чей проект получил поддержку. В числе обязательных условий при получении гранта были два существенных фактора: молодой коллектив и его руководитель – кандидат наук до 35 лет. 

 
– Поддержка науки со стороны государства, безусловно, присутствует, и суммы выделяются вполне приличные. Другое дело, что есть направления, которые требуют очень дорогостоящей аппаратуры для исследований. Суммой одного гранта не всегда удается покрыть затраты на проводимую работу, порой требуется несколько таких грантов. В частности, в наших исследованиях мы используем аппаратуру, которая стоит несколько десятков миллионов рублей – мы углубляемся в ту область, которая требует передового научного оборудования с высоким временным и пространственным разрешением. А в целом для молодежи есть условия для приложения научных сил, – заявляет Дмитрий Сорокин. 

 
Наука стала для него тем большим делом, где он получает силы и вдохновение. 

 
Одна сплошная физика 

 
– Мои научные интересы лежат в области физики газового разряда, – рассказывает молодой исследователь. – С этим разделом физики встречался каждый человек в быту: искры в бытовых розетках, молнии, периодически ударяющие в землю с неба. Сама по себе физика газового разряда многогранна. Она включает в себя множество других областей этого предмета, например оптику, физику элементарных частиц, физику плазмы, раздел электричества из курса общей физики. Одним словом, ты занимаешься сплошной физикой. 

 
Чем же тогда так приглянулась ему именно физика газового разряда? По словам Дмитрия, прежде всего самим явлением разряда в электрическом газе. 

 
– Допустим, мы берем два металлических электрода, подаем очень высокое напряжение (десятки, сотни тысяч вольт) и наблюдаем за протеканием электрического тока в этом межэлектродном промежутке, сопровождающимся существованием уникальной субстанции. Она называется плазмой – это четвертое состояние вещества, из которого на 99% состоит наша Вселенная: звезды, туманности, северное сияние, – поясняет исследователь. – Мы постоянно сталкиваемся с нею и в быту. 

 
Задан мировой тренд 

Плазма, созданная путем пропускания электрического тока через газонаполненный промежуток, является самым простым способом ее получения. Но есть и другие. Как выяснили ученые, плазма, в зависимости от способа ее создания, может обладать самыми разнообразными свойствами и, следовательно, применяться в самых различных областях. 

Наиболее распространенный и доступный пример – плазменный телевизор. 

Создавая плазму, томский исследователь пытается параллельно изучать и ее свойства, но сделать это не так-то непросто. Причина кроется в том, что методы исследования плазмы очень разнообразны и, как правило, не всегда подходят для разных объектов. К тому же применение плазмы является лишь частью научной работы Дмитрия Сорокина, но не основным направлением его фундаментальной деятельности. 

 
– Все-таки научная составляющая процесса исследования для меня более важна, нежели область применения, – подчеркивает ученый. – Я, к примеру, имею отношение к низкотемпературной плазме: ее температура, как и температура горячего тела, составляет менее 100 тысяч градусов Кельвина. Чем интересна эта плазма? Тем, что она химически активна. 

 
Сегодня, поясняет Дмитрий, самым перспективным направлением в науке является создание плазмы в воздухе атмосферного давления, температура которой находится на уровне комнатной или немногим выше. В указанной среде (воздухе), несмотря на доминирование азота и кислорода, содержится еще множество элементов таблицы Менделеева. В различных сочетаниях элементы превращаются в разнообразные реактивные (химически активные) вещества, способные осуществлять воздействие на различные вещества, в том числе и на биологические ткани. Такой плазменный объект, например, может быть использован с целью упрочнения, очистки или модификации свойств поверхности веществ (металлов, диэлектриков и полупроводников), кроме того, для заживления ран и воздействия на раковые опухоли с целью снижения их активности или даже их уничтожения. 

 
– Над созданием такой плазмы и ее использованием сегодня бьется вся современная наука, – рассказывает Дмитрий Сорокин. – Пожалуй, сейчас это остается самым трендовым направлением в мире, но сложность заключается в том, что создать в воздухе атмосферного давления достаточно «холодную» (ниже 100 градусов по Цельсию) плазму совсем непросто. Над этой сложной задачей работает в том числе и коллектив нашей лаборатории. И хотя проблем в исследовании, безусловно, хватает, думаю, что спустя какое-то время мы к их решению подберемся вплотную, и тогда это может стать прорывом в той же медицинской сфере. 

К слову, в Томске создана одна из сильнейших школ по исследованию плазмы как на фундаментальном, так и на прикладном уровне. 

 
Лечебные лампы для живых организмов 

У большинства обывателей понятие «плазма» чаще всего ассоциируется с плазмой крови. 

 
– На самом же деле плазма – это «суп», как говорят зарубежные исследователи, который состоит из заряженных частиц, нейтральных частиц и фотонов, – поясняет Дмитрий Сорокин. 

В этом году он возглавил лабораторию, которая когда-то занималась и продолжает заниматься исследованием, разработкой и созданием эксиламп – устройств, подобных газоразрядной трубке. Ее особенность заключается в том, что в зависимости от типа газовой смеси, возбуждаемой барьерным разрядом, она позволяет получать оптическое излучение в различных участках спектра в диапазоне от 200 до 400 нм. Таким образом, указанные лампы, излучающие на разных длинах волн, при воздействиях на объекты позволяют добиваться различных эффектов. Так, например, одна из созданных в лаборатории института модель эксилампы может применяться для лечения кожных заболеваний, например псориаза. Подобные исследования с использованием изготовленного коллективом лаборатории излучателя были проведены в середине 2000-х в медицинских учреждениях Франции. В результате этих исследований был показан положительный эффект и запущено серийное производство, чего нельзя сказать про отечественную медицину. 

По словам Дмитрия Сорокина, наши медучреждения отказываются от использования эксиламп, ссылаясь на отсутствие должных сертификатов. Понятно, что все это стоит больших денег, которых у ученых просто нет, а найти инвестора не так-то и просто. 

Другая модель эксилампы активно используется для стимуляции роста растений и животных. В лаборатории оптических излучений ИСЭ СО РАН этим направлением занимается группа исследователей во главе с доктором физико-математических наук Эдуардом Сосниным. Ученые апробировали эксилампы на свинокомплексе «Томский» для воздействия на животных с целью повышения у них выработки витамина D. После такой манипуляции поголовье свиней стало прибавлять в весе, животные в целом стали здоровее. Аналогичный эффект получен томскими разработчиками и на растениях. Не так давно они проводили исследования с семенами сосны и кедра: после воздействия лампы удалось сократить сроки всхожести с шести месяцев до 22 дней. 

 
– Такой эффект достигается за счет того, что излучение плазмы, создаваемой при барьерном разряде в соответствующей смеси газов, обладает достаточно уникальными свойствами, – замечает Дмитрий. – А еще такие лампы могут использоваться для эффективной борьбы не только с микробами и бактериями, подобно широко распространенным ртутным лампам, но и с вирусами, являясь при этом более безопасными для человека. В частности, в Калифорнийском университете с помощью наших ламп был проведен ряд исследований, которые показали, что эксилампа с определенными параметрами воздействует не только на крупные бактерии, но и на мельчайшие вирусы, в том числе и на коронавирусы. Повторюсь: к сожалению, этим больше интересуются иностранцы, нежели отечественные инвесторы. 

Правда, справедливости ради стоит сказать, что в условиях пандемии коронавируса администрация региона обратилась к руководству Института сильноточной электроники с вопросом о том, какую помощь могут оказать ученые в борьбе с распространением COVID-19. Разработчики порекомендовали для обеззараживания воздуха в помещениях использовать эксилампы. 

Но для самого Дмитрия Сорокина в приоритете остается дальнейшее исследование неравновесной низкотемпературной плазмы как потенциального средства для лечения раковых опухолей. Будет ли он писать докторскую? Мысли, признается молодой завлаб, есть, осталось лишь собрать достаточное количество материала. 

 
– Это будет та же канва: плазма, которая генерируется в результате зажигания определенного типа газового разряда, и составление более обширного круга применений, – делает осторожный прогноз ученый. – Затягивать надолго эту работу нельзя, минимум на год-два, иначе это может пагубно отразиться на самом исследовании, вплоть до потери его актуальности. Скорость в науке всегда играет решающую роль. 

 
 Татьяна Абрамова ​​

Источники

"Суп" для плазмы
Томские новости (tomsk-novosti.ru), 14/08/2020

Похожие новости

  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    1004
  • 06/08/2020

    Международный конгресс «Потоки энергии и радиационные эффекты» онлайн

    ​VII Международный конгресс «Потоки энергии и радиационные эффекты» (ENERGY FLUXES and RADIATION EFFECTS) – EFRE-2020 состоится с 14 по 25 сентября. Под эгидой EFRE традиционно проходят три научных форума: Международный симпозиум по сильноточной электронике, Международная конференция по модификации материалов пучками заряженных частиц и потоками плазмы и Международная конференция по радиационной физике и химии конденсированных сред.
    535
  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    418
  • 18/06/2020

    Цитируемые ученые ТПУ: ториевый реактор, циркониевая керамика и скаффолды, покрытые пленкой оксида графена

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за май. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 38, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 4,507.
    442
  • 18/09/2020

    «Цитируемые ученые ТПУ»: объем отходов в Арктике, «классификационное дерево» и скаффолды

    ​​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за июнь, июль и август. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 42, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 6,082.
    455
  • 04/09/2019

    Цитируемые ученые ТПУ: катализаторы из золота и оболочки для ТВЭЛов

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за летний период. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 75, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 9,405 (Green Chemistry, Q1).
    1091
  • 07/11/2019

    Томские физики разработали новый аддитивный метод синтеза поверхностных сплавов

    ​Сотрудники Института физики прочности и материаловедения СО РАН, Института сильноточной электроники СО РАН, Национального исследовательского Томского государственного университета и Томского государственного педагогического университета совместно, при финансовой поддержке Российского научного фонда, разрабатывают не имеющую мировых аналогов технологию аддитивного тонко-пленочного электронно-пучкового синтеза поверхностных сплавов с аморфной/нанокомпозитной структурой с целью повышения физико-химических и прочностных свойств конструкционных и функциональных сплавов.
    1154
  • 13/07/2020

    Институты СО РАН продолжают набор в аспирантуру: ИАиЭ, НИОХ, ИМБТ, ИДСТУ, ИФП, ИУХМ ФИЦ УУХ СО РАН

    ​​Приём в аспирантуру ИАиЭ СО РАН на 2020/2021 учебный год  Приём на обучение по программам подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре осуществляется на места в рамках контрольных цифр приёма граждан на обучение за счёт бюджетных ассигнований федерального бюджета.
    920
  • 17/07/2020

    СО РАН направляет в Арктику большую норильскую экспедицию

    ​​Группа ученых из Российской академии наук всесторонне изучит экологическую среду территории и представит предложения и рекомендации по наилучшим природосберегающим решениям для деятельности промышленных компаний в Арктическом регионе.
    1204
  • 01/03/2018

    Томские физики создали миниатюрные голубые струи и красные спрайты

    ​Сотрудники Института сильноточной электроники СО РАН описали открытое и воспроизведенное ими в лабораторных условиях явление апокампа — формирование голубых и красных струй плазмы, возникающих на изгибе канала импульсно-периодического электрического разряда в различных газах.
    1406