О развитии микроэлектроники, задачах российской науки и значении взаимодействия ученых с индустрией рассказал директор Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН академик РАН Александр Латышев.

– Что такое микроэлектроника сегодня?

– В настоящее время мы живем в эру цифровой трансформации. Нас окружают цифровое телевидение, радио, мобильный интернет, маркетплейсы, цифровые деньги, робототехника, искусственный интеллект и т.д. Всё цифровое пространство появилось благодаря полупроводниковому прибору, который изменил наш мир. Это транзистор!

Главное достоинство транзистора: малый размер, низкое энергопотребление, низкое тепловыделение, масштабируемость, высокая надежность и малая стоимость. Физика полупроводников подарила человечеству беспроводные технологии: мобильный интернет, мобильную связь, космическую навигацию и т.д. Все эти достижения связаны с работой ученых, инженеров, технологов, материаловедов из многих стран.

Поэтому, микроэлектроника сегодня включает и глобальные производства, и научные вызовы, и необходимость адаптироваться к растущим требованиям инфраструктуры ИИ – нужны новые полупроводниковые материалы для увеличения вычислительной мощности, ускорения передачи данных. В то же время необходимо сохранять безопасность транслируемой информации. Микроэлектроника сегодня пронизывает все сферы нашей жизни и обеспечивает фундамент мировой экономики.

– Как вы оцениваете состояние российской науки в области микроэлектроники? В каких направлениях у нас наиболее сильные позиции, а какие требуют особого внимания?

– Напомню, что в 60-х годах прошлого века СССР был активным участником пионерских работ по развитию микроэлектроники в мировом масштабе, а по объему производства электронных чипов СССР был третьим после США и Японии. К сожалению, с тех пор мировой рынок микроэлектроники претерпел существенные изменения, и — не в пользу России.

Безусловно, российская наука в области микроэлектроники находится на высоком уровне, о чем свидетельствует наличие высокопрофессиональных научных и инженерных школ, признанных международным научным сообществом.Но, к сожалению, у нас существенный «провал» по технологическому оборудованию. И не только у нас. В 2022 году в ходе своего выступления при подписании «закона о чипах» президент США Байден отметил, что на сегодняшний день США производят "0% современных полупроводниковых чипов" и полностью зависят от импорта, необходимого как в оборонной, так и в гражданской сферах. Например, ни одна страна Евросоюза не производит персональные компьютеры и смартфоны, поскольку для создания полупроводниковой промышленности нужны огромные финансовые средства.

Сегодня полупроводниковым технологическим лидером является не кремниевая долина, а тайваньская компания TSMC - мировой лидер в сегменте контрактного производства полупроводниковых, занимая 52% рынка. На втором месте Samsung, с 19% от доли рынка, и на третьем – Intel.

На разработку и производства современной микроэлектронной базы требуются колоссальные расходы, которые можно окупить, только выпуская конкурентоспособную продукцию в большом объеме, с хорошо определенной продуктовой корзиной в рамках глобального мирового рынка.

Сейчас в нашей стране в целях обеспечения технологического лидерства обосновано вкладываются огромные средства для развития национальной технологической базы разработки и производства микроэлектроники. Это грандиозный вызов для России - стать независимой в области микроэлектроники и твердотельной нанофотоники.

– Над какими задачами сейчас работает ваш институт? Какие разработки вы считаете наиболее перспективными для практического применения?

– Основная миссия Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН — обеспечение мирового уровня научных исследований, технологий и разработок в области новых полупроводниковых материалов и элементной базы, работающей на новых физических принципах для электроники и фотоники следующего поколения.

Это микро-, нано-, био- и оптоэлектроника, нанофотоника, СВЧ-электроника, сенсорика, радиационно-стойкая электроника, квантовая электроника, инфракрасная техника.

В Институте разработаны уникальные технологии, новые материалы, предложены оригинальные конструкции электронной компонентной базы, продемонстрированы перспективные приборы, работающие на новых физических принципах.

ИФП СО РАН работает с полупроводниковыми материалами практически на всех этапах — от роста многослойных полупроводниковых структур до их диагностики, создания приборов и экспериментальных систем. Одно из ключевых технологических направлений института — молекулярно-лучевая эпитаксия, позволяющая выращивать полупроводниковые структуры с заданным составом и толщиной слоев вплоть до нанометрового масштаба. На этой базе создаются структуры для фотоприемников, лазеров, СВЧ-транзисторов и других электронных и оптоэлектронных компонентов.

Существенный вклад сделан в создание новых низкоразмерных, топологических материалов и квантовых систем, обнаружен ряд новых физических эффектов и получена важная информация о свойствах квантовых материалов и гетероструктур на их основе, которые могут быть использованы для создания новых приборов современной электронной техники для решения задач современной экономики.

ИФП СО РАН активно работает в области твердотельной полупроводниковой нанофотоники. Эта область физики полупроводников чрезвычайно востребована. Именно развитие полупроводниковой нанофотоники привело к тому, что вместо массивных газовых лазеров с высоковольтными блоками питания удалось получить компактные полупроводниковые лазеры.

Совсем недавно, благодаря физике полупроводников, мы отказались от ламп накаливания, и перешли к энергосберегающему светодиодному освещению, которое основано на прямом преобразовании электричества в оптическое излучение.

Институт выполняет работы в области создания источников света, излучающих одиночные фотоны (это теоретический предел фотоники), а также, разрабатывает лавинные фотодиоды для регистрации одиночных фотонов. Такие устройства нужны для создания абсолютно защищенной квантовой связи, квантовых вычислений, метрологических измерений, создания новых типов сенсоров.

– Чем форум «Золотая Долина» может быть полезен ученым и промышленным компаниям? Почему важно проводить такие встречи и каких результатов вы от них ожидаете?

– Форум «Золотая Долина» - это авторитетная экспертная площадка для обсуждения современных задач технологического развития с академическим сообществом, индустриальными партнерами, потенциальными сотрудниками в лице студентов вузов и с представителями власти.

В этом году на секции «Микроэлектроника», которую мы проводим с директором АО «НЗПП «Восток» Кириллом Михайловичем Ипполитовым, запланировано обсуждение промежуточных итогов развития оборудования для производства микроэлектроники, обсуждение работ в рамках научного приборостроения, и, конечно, мы сделаем акцент на новых разработках электронной компонентной базы и полупроводниковой продукции.

Фото предоставила пресс-служба ИФП СО РАН

Бизнес-инкубатор Академпарка напоминает о приеме заявок на участие в акселерационной программе Сибирского технологического хаба (СТХ) до 1 ноября 2026 года.

Участие в акселераторе СТХ подходит командам, проекты которых соответствуют целевым направлениям, перечисленным ниже. Это могут быть научные коллективы и R&D-команды,  технологические предприниматели, ученые, инженеры и разработчики.

Программа акселератора СТХ создана для технологических команд, находящихся на предпосевной и посевной стадиях развития. Участие в акселераторе дает команде доступ к инфраструктуре, экспертизе и деловым контактам.

Целевые направления СТХ:

• Новые материалы и химия. Катализаторы, малотоннажная химия, нефтехимия, моделирование и синтез материалов с заданными свойствами.
• Новые технологии сбережения здоровья. Биомедицинские технологии, агротех, бионика, медицинские изделия и диагностические системы.
• Средства производства и автоматизация. Промышленные технологии, станкостроение, робототехника, системы управления производством.
• Новые атомные и энергетические технологии. Системы накопления энергии, электрохимические источники, водородная энергетика.
• Развитие многоспутниковой орбитальной группировки. Космические аппараты, плазменные двигатели, лазерная связь, наземная инфраструктура.
• Экономика данных и цифровая трансформация. Микроэлектроника, квантовые технологии, фотоника, программное обеспечение для индустрии.

Участники акселератора СТХ вместе с экспертами проработают вопросы интеллектуальной собственности перед запуском продукта и выстроят системную работу по коммерциализации проекта. С командами будут работать персональные трекеры, а также профильные эксперты по рынку, финансам, правовым вопросам, маркетингу, продажам и промышленным переговорам.

К финалу проектные команды сформируют готовый портфель документов для переговоров с инвесторами, заказчиками и институтами развития, а также смогут получить обратную связь от представителей Газпромбанка, венчурных фондов и крупнейших корпораций.

Программа СТХ стартует 11 ноября 2026 года и продлится до финальной питч-сессии, которая состоится 11 марта 2027 года. Лучшие команды получат денежные гранты на развитие проекта.

Как подать заявку

Заявки принимаются до 1 ноября 2026 года через форму регистрации: https://forms.yandex.ru/cloud/6a8539fd5056904ffe881fed/

Подробнее о Хабе и акселераторе на сайте: https://sibtechub.ru/

Изображение предоставлено Бизнес-инкубатором Академпарка

Создание крупной установки класса мегасайенс —нейтринного телескопа Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector), переходит в заключительную стадию. В настоящий момент активный объем достиг 0,8 кубического километра, что составляет 80% от запланированного. Важной составной частью данного масштабного проекта станет наземная станция для регистрации широких атмосферных ливней, работа которой должна быть синхронизирована с системой глубоководных детекторов. Ученые лаборатории новых методов регистрации ионизирующих излучений Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики Физического факультета НГУ предложили техническое решение данной задачи за счет оснащения данного объекта разработанными ими сцинтилляционными детекторами и провели моделирование наземной станции Байкальского нейтринного телескопа.

Baikal-GVD — один из трех действующих нейтринных телескопов в мире и, наряду с телескопами IceCube на Южном полюсе и KM3NeT в Средиземном море, входит в Глобальную нейтринную сеть (Global Neutrino Network, GNN). Расположен в южной части озера Байкал, примерно в 3,6 км от берега. Представляет собой крупную глубоководную обсерваторию на дне озера Байкал, предназначенную для поиска и исследования потоков нейтрино сверхвысоких энергий из космоса. Является крупнейшим в Северном полушарии нейтринным телескопом.

Baikal-GVD представляет собой систему вертикальных «гирлянд» с оптическими модулями, закрепленными подо льдом зимой и погруженными на стальных тросах в толщу воды. Глубина погружения составляет от 750 до 1300 метров. Также в состав телескопа входят электронные модули для питания электричеством, сбора данных, управления телескопом и выполнения других задач. Станции объединены в группы, которые соединены с Береговым центром. Первый кластер был введен в эксплуатацию еще в 2016 году, и с тех пор проект постоянно расширяется. Модули улавливают слабое голубое свечение (черенковское излучение), которое возникает при взаимодействии нейтрино с водой. В настоящее время рабочий объем Baikal-GVD приближается к кубическому километру.

Данный объект создается силами международной коллаборации с ведущей ролью Института ядерных исследований Российской академии наук (г. Москва) и Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна).

IceCube — крупнейшая нейтринная обсерватория. Находится на антарктической станции Амундсен-Скотт в толще льда. Детектор фиксирует черенковское излучение мюонов — вторичных частиц, образующихся при взаимодействии космических нейтрино со льдом. Его объем составляет один кубический километр льда. Установка состоит из 86 «гирлянд» с прикрепленными оптическими детекторами (фотоумножителями, ФЭУ) — по 60 фотоэлементов на каждой. «Гирлянды» размещены в 125 метрах друг от друга. Над установкой расположен датчик космических лучей IceTop, позволяющий отличить одиночные космические нейтрино от частиц, сформированных в атмосфере, фиксируя в последнем случае поток вторичных частиц. Установка IceCube завершилась в 2010 году.

Нейтрино — это нейтральная элементарная частица с крайне малой массой, которая почти не взаимодействует с обычной материей. У частицы нет электрического заряда, поэтому она не подвержена воздействию электромагнитных сил. Нейтрино рождаются в термоядерных реакциях, питающих звезды, а также прилетают от взрывов сверхновых и далеких галактик.

– Астрофизические нейтрино, прилетающие из глубин космоса, практически ничем не отличаются от нейтрино, которые рождаются в верхних слоях атмосферы нашей планеты от взаимодействия космических протонов. Следует отметить, что вторых гораздо больше. Отличить нейтрино, рожденные в дальнем космосе от нейтрино, образовавшихся в земной атмосфере, возможно статистически – атмосферные нейтрино регистрируются при малых энергиях, а астрофизические — в диапазоне более высоких энергий. Здесь многое зависит от точности расчетов, производимых с помощью специально разработанных программ моделирования, которые необходимо настраивать и проверять для каждого конкретного эксперимента. В эксперименте IceCube для этого над глубинными детекторами, находящимися в толще льда на глубине 2,5 км, на ледовой поверхности установлены специализированные детекторы, регистрирующие широкие атмосферные ливни, в которых и рождаются атмосферные нейтрино. Данная система детекторов очень сильно позволяет эксперименту IceCube продвигаться в моделировании и калибровке, а также в решении отдельных астрофизических задач.

Аналогичную систему необходимо создать и на проекте Baikal-GVD, но это довольно сложная задача и ее решение связано с преодолением определенных сложностей. Установить детекторы атмосферных ливней непосредственно над глубинными детекторами на Байкале довольно затруднительно. Гирлянды с глубинными детекторами надежно закреплены якорями и сами себя поддерживают, но закрепить детекторы у поверхности воды гораздо сложнее. Если на Южном полюсе лед не тает круглый год, то Байкал каждую весну он освобождается ото льда, кроме того, стабильной работе детекторов мешают ветра, дожди, таяние снега или замерзание воды, — рассказал заведующий лабораторией новых методов регистрации ионизирующих излучений Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики Физического факультета НГУ Евгений Анатольевич Кравченко.

В рамках научных дискуссий родилось предложение, высказанное известным российским астрофизиком, заместителем директора Института ядерных исследований РАН Григорием Игоревичем Рубцовым: поместить установку из детекторов, регистрирующих широкие атмосферные ливни не прямо над Байкальским нейтринным телескопом, а примерно в четырех километрах от него на берегу и регистрировать широкие атмосферные ливни на поверхности земли не вертикально, а со значительным наклоном. Таким образом появится возможность регистрировать широкие атмосферные ливни на поверхности земли и получить данные отраженного сигнала на Байкальском нейтринном телескопе. Береговую станцию было предложено назвать Baikal-top.

При данной постановке задачи перед участниками грандиозного проекта возник ряд очень серьезных вопросов относительно масштабов береговой установки. При вынесении ее на такое значительное расстояние от Байкальского нейтринного телескопа так называемый телесный угол уменьшается, а поглощение сигнала в воде увеличивается. Вполне возможно, чтобы получить достаточную статистику для исследований совместных событий, потребуется регистрирующая установка очень больших размеров, на сооружение которой будут необходимы значительные финансовые вложения. Также необходимо создать специализированную программу моделирования, способную рассчитать эффективную площадь детекторов и произвести оценку количества событий, которые будут регистрироваться при данном подходе, а также учесть целый ряд других важных параметров. Данной работой занялись Евгений Анатольевич Кравченко и инженер лаборатории Даниил Жадан.

— Существуют стандартные пакеты, способные производить моделирование широких атмосферных ливней и пакеты, способные оценивать вероятности регистрации как нейтрино, так и мюонов высокой энергии (тяжелые нестабильные элементарные частицы, обладающие огромной кинетической энергией и способные проходить сквозь плотные толщи вещества). Это так называемые совместные события. Для выполнения задачи, поставленной перед нами в рамках договора о проведении научно-исследовательских работ с Институтом ядерных исследований РАН, Даниилом Жаданом был создан некий код, которым мы и пользовались произведении наших расчетов. Полученные результаты были впервые представлены научному сообществу еще в прошлом году. Первые расчеты показали, что идея такой установки вполне реализуема и ее работа будет эффективна при площади регистрирующих детекторов от 100 до 600 квадратных метров. Площадь обычных установок достигает нескольких тысяч квадратных метров. Но наши расчеты были сделаны на использование детекторов, которые производит наша лаборатория для эксперимента «TAIGA». Установка площадью от 100 квадратных метров согласно предварительным результатам наших расчетов позволила бы проекту Baikal-GVD регистрировать от ста совместных событий в год — на берегу улавливать частицы от широкого атмосферного ливня, а в Байкальском нейтринном телескопе в толще воды — мюоны большой энергии от этого же ливня. Если использовать установку площадью 500-600 квадратных метров, то количество зарегистрированных совместных событий будет достигать десятков тысяч ежегодно. Из расчетов видно, что данная зависимость нелинейная, потому что с ростом площади детекторов понижается порог регистрации частиц, что напрямую влияет на статистику регистрируемых событий, — объяснил Евгений Анатольевич Кравченко.

В ходе данной работы была произведена оценка эффективности при использовании 10, 30 и 60 детекторов. Это установки на 100, 300 и соответственно 600 квадратных метров – в моделирование заложены детекторы площадью 10 квадратных метров. В результате моделирования расчеты показали, что такая станция сможет регистрировать около 10 тысяч событий ежегодно.

Результаты данных расчетов были опубликованы журнале «Экспериментальная теоретическая физика» (Towards Baikal-Top: Feasibility Study of an Onshore Detector System for the Joint Registration of EAS with Baikal-GVD) в текущем году.

Далее последовала работа над детализацией проведенного моделирования с более детальным описанием возможных детекторов и разброса по энергии атмосферных ливней. Предварительную информацию Евгений Анатольевич Кравченко представил на Всероссийской конференции по космических лучам, проходящей в конце июня и начале июля этого года, в которой принял участие со стендовым докладом. Он подчеркнул, что полученные и опубликованные оценки были очень консервативными, и не исключено, что количество регистрируемых частиц, особенно для малых площадей детекторов, в реальности будет приблизительно в 10 раз больше, чем было получено при первых расчетах, что свидетельствует о том, что такого типа эксперимент может ожидать достаточно быстрый старт.

В настоящее время ученые заняты проверкой результатов и планируют подготовить обновленную более детальную публикацию.

Предложенная учеными НГУ установка представляет интерес не только для калибровки Байкальского нейтринного телескопа. Она может применяться для проведения других исследований в области астрофизики и физики элементарных частиц, например, дать решение так называемой мюонной загадки, которая представляет собой расхождение между реальными данными наземных детекторов и теоретическими расчетами, при котором мюонов в широких атмосферных ливнях оказывается на 30–60% больше, чем предсказывают существующие физические модели.

— Во многих экспериментах с регистрацией широких атмосферных ливней при больших энергиях наблюдается избыток частиц — так называемых мюонов, — которые не подтверждаются в рамках существующих теоретических моделей, заложенных в соответствующие программы моделирования. Чтобы преодолеть это расхождение, необходимо сразу измерять в широких атмосферных ливнях присутствие мюонов как сверхвысоких, так и высоких энергий. В этой области предложенная нами установка более привлекательна, чем пара физических установок, находящихся на Южном полюсе и задействованных в эксперименте IceCube, — сказал Евгений Анатольевич Кравченко.

Baikal-top будет с меньшим количеством фона регистрировать вторичные мюоны, потому что предназначена для улавливания не вертикальных, а наклонных атмосферных ливней, а это значит, меньшей будет систематическая ошибка, что поможет уточнить модели андронизации, которые используются в программах моделирования. Это, в свою очередь, что даст основу для теоретических исследований в области энергии, которые недоступны на ускорителях частиц, в том числе на Большом адронном коллайдере.

Для улавливания широких атмосферных ливней ученые НГУ предлагают использовать сцинтилляционные детекторы, разработанные в Лаборатории новых методов регистрации ионизирующих излучений Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики ФФ НГУ вместе с коллегами их Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН для эксперимента «TAIGA». Именно этими детекторами оснащена установка для регистрации широких атмосферных ливней.

В данных сцинтилляторных детекторах используются комплектующие исключительно отечественного производства. Внутри герметичного корпуса расположены сцинтилляционные пластины на основе полистирола. Заряженная частица, попадая на них, производит вспышку, далее свет попадает на переизлучатель-световод, и выводится на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), откуда и считывается специализированной электроникой. В конструкции детекторы ФЭУ - самые главные и самые дорогостоящие приборы, с помощью которых происходит регистрация очень слабых и коротких вспышек света.

Для ученых НГУ преимущества использования данных детекторов очевидны.

— При создании сцинтилляторных детекторов мы изначально ориентировались исключительно на отечественные материалы и разработки, поэтому решать проблему импортозамещения не придется, и с производством детекторов проблем не возникнет. Установка площадью 100 квадратных метров уже эффективно работает в эксперименте «TAIGA». За это время прошла ее обкатка, выяснены и устранены все слабые места. Электроника, задействованная в эксперименте «TAIGA» аналогична той, что применяется в проекте Baikal-GVD. Она вполне способна очень точно синхронизировать по времени работу станций Baikal-GVD и Baikal-top. Именно синхронизация по времени позволяет восстановить большие наклонные события такого типа. По большому счету, каких-либо технических проблем для создания установки Baikal-top нет. Мы намерены более детально прорабатывать различные физические задачи: необходимо установить, с какой точностью данная установка позволит провести соответствующую калибровку угла направления по совместным событиям и т.д.. Если мы говорим про исследование адронных моделей широких атмосферных ливней, необходимо определить, какие статистические данные и критические параметры важно учитывать в дальнейшей работе. Но данная задача вполне решаема, и, с моей точки зрения, достаточно интересна и перспективна, — пояснил Евгений Анатольевич Кравченко.

Пресс-служба Новосибирского государственного университета

Фото пресс-службы НГУ

Альманах «Там, где ищут ответы» — о людях, которые ищут ответы на сложные научные вопросы, — покажут в Выставочном центре СО РАН в рамках программы «Дни научного кино ФАНК»

30 сентября 2026 года в 15:00 в Выставочном центре СО РАН (Новосибирск, ул. Золотодолинская, 11) бесплатно покажут альманах «Там, где ищут ответы» — пять новелл о людях, которые ищут ответы на сложные научные вопросы. Показ проходит в рамках всероссийской программы «Дни научного кино ФАНК» (ДНК), вход свободный, мероприятие открыто для всех желающих.

«Там, где ищут ответы» — совместный проект пяти молодых режиссёров Лаборатории кино ФАНК и учёных Российской академии наук. В чём секрет исчезновения целых народов? Как доставить атом прямиком в больную клетку? Какие эмоции вызывает математика? Как выглядит Вселенная в рентгеновском спектре? Это маршрут по научным лабораториям, где за каждым экспериментом стоит личная история поиска.

Идея альманаха родилась из желания заглянуть «за кулисы» академических институтов и увидеть, как и над чем ежедневно работают учёные. Кинематографисты обратились к исследователям, работающим в сфере астрофизики, сельского хозяйства, математики, археологии и химии.

В альманах вошли пять новелл: «Спектр», «Доставка атома», «Что говорят кости» (реж. Никита Севастьянов), «Как я перестала волноваться и полюбила математику» (реж. Денис Соколов) и «Чистая красная линия» (реж. Ян Надольский). Все пять сняты режиссёрами Лаборатории кино ФАНК — Ксенией Пчелинцевой, Денисом Соколовым, Сергеем Антоновым, Никитой Севастьяновым и Яном Надольским.

Общая продолжительность альманаха — 69 минут, возрастная маркировка 12+, есть английские субтитры. Фильм доступен для показа с 1 июня по 7 декабря 2026 года.

«Каждый раз перед художественными руководителями стоит задача расширять представление о том, что такое научное кино, делать фильмы максимально разнообразными, чтобы каждый фильм находил своего зрителя.»  — Ирина Белых, сооснователь и программный директор Фестиваля актуального научного кино

«Интересно было посмотреть на математику не глазами ученика, а человека, который ею живёт и умеет о ней рассказывать. Формулы перестают быть какими-то абстрактными значками, а становятся языком, на котором устроено всё вокруг. Надеюсь, нам удалось передать это ощущение в фильме.»  — Денис Соколов, режиссёр новеллы «Как я перестала волноваться и полюбила математику»

«Чтобы что-то полюбить — надо это узнать. Наука познаёт и через это даёт нам возможность любить. Я снимал в институте, которому недавно исполнилось 105 лет, и мне удалось увидеть и поделиться со зрителем кадрами, на которых наши учёные в 50-х и 60-х годах создают ту базу, которую их потомки сегодня развивают и приумножают каждый день.»  — Ян Надольский, режиссёр новеллы «Чистая красная линия»

«История скифов сегодня складывается на пересечении археологии и палеогенетики — точных данных и их культурного прочтения. Формулировка «исчезновение целого народа» опирается на большие и абстрактные категории, поэтому мне было важно посмотреть на историю скифов через конкретных исторических людей и данные, которые позволяет реконструировать микроистория.»  — Никита Севастьянов, режиссёр новеллы «Что говорят кости»

Как организовать показ в своём городе

Показ — часть всероссийской программы «Дни научного кино ФАНК» (ДНК): бесплатных показов документального кино о науке, которые библиотеки, школы, вузы и культурные центры проводят по всей стране. Организовать такой показ — альманаха «Там, где ищут ответы» целиком или отдельных новелл из него — может любая площадка в любом городе: для этого нужно зарегистрироваться как организатор на сайте dnk.csff.ru, выбрать фильмы из каталога и получить материалы для показа. Показы бесплатны и для организатора, и для зрителей.

Постер предоставлен организаторами показа

Продолжение. Начало здесь

В свое время мы писали об американском социальном движении Off-Grid («Вне сети»), набирающем в наши дни бешеную популярность. Идеологически это движение оформилось еще в 1960-е годы, когда молодые хиппи и борцы за экологию выдвинули лозунг «Назад, к земле!». Они начали массово уезжать из городов и создавать независимые коммуны, где стали практиковать «органическое» сельское хозяйство и тестировать первые фотоэлектрические системы (тогда еще довольно примитивные).

Долгое время подобный «уход на землю» воспринимался как подростковое чудачество. Однако в наши дни в развитых странах (включая США) движение Off-Grid диктуется не столько идеологией, сколько прагматическим расчетом. Не только в странах ЕС, но также и в Америке (особенно в таких штатах, как Калифорния, Нью-Йорк и Техас) наблюдается рост тарифов на электроэнергию и рост стоимости жилья в мегаполисах. Это вынуждает некоторых людей искать более дешевые варианты проживания в сельской местности. Привлекательность такой жизни особенно возросла после пандемии 2019 года. По данным двухлетней давности, количество заявок на ипотечные кредиты на приобретение жилья в сельской местности с начала пандемии выросло на 80 процентов.

Кроме того, в последнее время наблюдается учащение масштабных аварий в электросетях, что нередко приводит к веерным отключениям. Практика всё чаще и чаще показывает уязвимость центральных сетей, что вынуждает людей рассматривать какие-то возможности автономного энергоснабжения. Все это неизбежно приводит к расширению рынка автономного жилья, который демонстрирует довольно устойчивый рост (особенно в США). В 2024 году объем этого рынка оценивался в 2,59 миллиардов долларов, а к 2033 году, согласно недавним прогнозам, он вырастет до 5,13 миллиардов долларов.

По некоторым оценкам, в США насчитывается от 180 тысяч до 750 тысяч семей, полностью или частично независимых от внешних сетей. Причем, что самое показательное, в настоящее время такие автономные сообщества формируются не бунтарями вроде упомянутых хиппи, а достаточно образованными людьми, техническими специалистами, состоятельными пенсионерами и другими представителями среднего класса. Появились даже элитные автономные поселки (как в штате Орегон), имеющие взлетно-посадочные полосы и пристани.

В целом, как отмечают аналитики, современное движение Off-Grid превратилось в высокотехнологичный процесс организации жизненного пространства, где применяются новейшие технические изобретения. При этом во главу угла поставлены такие принципы, как самодостаточность и бережное отношение к природе. Фактически, движение Off-Grid открывает дверь к тому самому «устойчивому» образу жизни, о котором сегодня рассуждают с самых высоких трибун. И как раз здесь научно-технический прогресс дает людям те самые возможности, реализация которых максимально соответствует принципам Шестого технологического уклада.

В нашей стране сегодня также складываются объективные предпосылки для развития аналогичного движения. Причем, наиболее активно данный тренд проявляется сейчас как раз в дачных и садовых товариществах и частично – в секторе ИЖС.

Основной причиной является, конечно же, не идеология, а упомянутые в первой части инфраструктурные проблемы. Мало того, с 2022 года в нашей стране отменили льготы на технологическое подсоединение мощности до 15 КВт. При этом, если ваше садовое товарищество находится дальше полукилометра от существующих сетей, то сетевая компания запросто выставит дачникам и садоводам счет на сотни тысяч и даже на миллионы рублей за установку столбов и трансформаторов.

Учтем также и тот факт, что старым СНТ были выделены советские лимиты – по 2-4 КВт на один участок. Понятно, что при таких ограничениях вы не сможете одновременно включить электрочайник, электроплиту и обогреватель. А из-за нехватки мощности на районных подстанциях развитие сетей попросту блокируется.  Вдобавок ко всему в ряде регионов центральные электросети зачастую не выдерживают пиковых нагрузок во время аномальных температур. Автономная система энергоснабжения становится в таких условиях единственной страховкой в случае аварийных отключений.

Если брать СНТ и ДНТ, то здесь появляется еще одна проблема: неплатежи за электрическую энергию со стороны «несознательных» дачников (а равно и банальное воровство электричества). Понятно, что сетевая компания не будет разбираться с неплательщиками индивидуально. Ей куда проще отключить за неуплату весь поселок. Вдобавок ко всему, из-за изношенности трансформаторов и внутренних линий потери в сетях могут превышать 20 процентов. Эти потери сетевая компания взваливает на плечи дачников, из-за чего тарифы могут стать до неприличия высокими.

Указанную проблему можно решать двумя путями. Первый путь – стандартный. Это когда вы договариваетесь с сетевой компаний, вскладчину оплачиваете установку нового трансформатора или, когда обиваете пороги муниципальных и государственных учреждений, «выбивая» для сообщества нужные решения. Второй путь – это когда вы включаетесь в движение Off-Grid и начинаете искать различные способы автономного энергоснабжения. Благо, на рынке сегодня представлено множество подходящих технических решений.

Нетрудно догадаться, что первый путь предпочтительнее для тех, кто не склонен дорожить чисто «дачным» стилем жизни, для кого важнее собственное благоустроенное жилье на земле. Как показывает опыт личного общения с такими людьми, зависимость от внешних сетей их нисколько не смущает. Мало того, централизованное снабжение ресурсами воспринимается ими как совершенно «цивилизованная» норма жизни, когда основные функции жизнеобеспечения берут на себя внешние коммунальные операторы, а вы лишь оплачиваете их услуги. Некоторые из них согласились бы и на централизованное теплоснабжение (как в многоэтажке), которое избавило бы домовладельцев от необходимости возиться с котлом. Среди россиян это вообще считается высшим шиком, когда ваш коттедж подключен к тепловым сетям.

Второй путь, безусловно, предпочтительнее для тех, кто дорожит «дачным» стилем жизни. То есть когда ваш участок куда более интегрирован в природную среду, чем просто благоустроенный дом. Для «дачного» стиля жизни сельскохозяйственные практики являются неотъемлемой компонентой. Диктуются они, как мы понимаем, стремлением максимально раскрыть потенциал участка через производство продуктов питания. Для тех, кто вовлечен в эти практики, существует определенная тяга к самодостаточности и автономности. И такие люди более открыты к ресурсному само обеспечению, нежели «типичные горожане», зацикленные на всевозможных сервисах.

Согласимся, что хозяйственная деятельность на участке делает человека более открытым к различным техническим и агротехническим экспериментам, особенно если он имеет профильное образование. Надо сказать, что советские дачники – в отличие от селян - всегда были открыты к подобному творчеству, пытаясь максимально эффективно наладить свое хозяйство на стесненных «шести стоках». По сути, здесь сосредоточен как раз тот контингент, который в нынешней Америке представляет движение Off-Grid. Поэтому в нашем случае нельзя исключать таких «ячеек» автономного проживания и хозяйствования, где по максимуму используются современные технологии, обеспечивающие подобный уклад.

Понятно, что в России некоторые виды автономной генерации электричества могут оказаться слишком дорогими (например, солнечные панели, накопители энергии, инверторы и т.д.). А если учесть климатические условия, то без традиционных топливных ресурсов здесь никак не обойтись. Иными словами, вопрос энергоснабжения в наших краях имеет свою специфику, когда одними солнечными панелями дело не ограничивается. Однако надо понимать, что на первых порах автономные системы энергоснабжения будут создаваться как резервные источники на случай аварий в сетях или как дополнительные источники для экономии покупаемых на рынке ресурсов. Полностью автономные системы будут создаваться лишь там, где сетевые компании выставляют непомерные условия.

Пока еще в сознании большинства россиян теплится надежда на бесперебойную работу электросетей и на подключение к дешевому природному газу. Но эти ожидания не будут длиться бесконечно. Когда объективные обстоятельства начнут крушить надежды на перемены, переход в «автономные режим» способен стать некой формой «высокотехнологичного» социального протеста со стороны тех, кто уже морально к такому переходу готов. Надо сказать, что подвижки в эту сторону уже происходят, хотя мейнстримом их пока еще назвать нельзя.

Тем не менее, общемировой вектор развития четко указывает на то, что появление и развитие рынков автономного жилья, соответствующего более прогрессивному технологическому укладу, станет важным экономическим фактором недалекого будущего. Технологические решения на этот счет уже есть. В нашей стране они также формируются. В данном случае мы говорим о системе биоэкопоселений, разрабатываемых Курчатовским институтом, а также о проекте «Экодом», зародившемся в новосибирском Академгородке. Если исходить из того, что эти системы отражают грядущий технологический уклад, то они окажутся востребованными со стороны определенной части населения нашей страны. Осталось только сделать так, чтобы людям стало известно о таких проектах как можно больше.

Константин Шабанов

Изображение сгенерировано нейросетью

 Соглашение о сотрудничестве в проведении совместных исследований лекарственных субстанций, необходимых для создания твердых лекарственных форм на их основе, заключено между Новосибирским государственным университетом и компанией «Инновационные Фармакологические Разработки» (ООО «Ифар», г. Томск). Работа проводится в новой Лаборатории исследования твердых лекарственных форм Института медицины и медицинских технологий (ИММТ) НГУ, открытой на базе современного кампуса НГУ, возводимого в рамках национального проекта «Молодежь и дети», а также кафедры химии твердого тела Факультета естественных наук (ФЕН) НГУ при поддержке проекта «Приоритет-2030».

— Поисковые исследования, направленные на изучение условий кристаллизации и областей стабильности получаемых кристаллических форм фармацевтических соединений, являются неотъемлемой частью процесса создания новых лекарственных препаратов. Такая работа позволяет установить существование полиморфных модификаций (то есть кристаллических структур различной организации, составленных из молекул одного типа) у исследуемого химического соединения, а также возможность образования гидратов и сольватов с молекулами растворителя. Получаемая информация имеет фундаментальное значение и, кроме того, важна с прикладной точки зрения для понимания возможных процессов и превращений, происходящих с лекарственным веществом в ходе технологического цикла производства фармацевтического препарата на его основе, — прокомментировал заведующий лабораторией исследования твердых лекарственных форм и материалов для медицины ИММТ НГУ, старший преподаватель кафедры химии твердого тела ФЕН НГУ, к.х.н. Евгений Лосев. 

Одним из направлений подготовки студентов кафедры химии твердого тела ФЕН НГУ традиционно является исследование процессов кристаллизации и изучения свойств молекулярных кристаллов фармацевтических соединений.      

— На спецкурсе «Рост кристаллов» кафедры химии твёрдого тела ФЕН НГУ мы со студентами разбираем роль явления полиморфизма при кристаллизации и образовании твёрдых форм лекарственных соединений. Осознание практической ценности получаемых знаний и понимание того, что их можно применить для решения производственных задач российских предприятий, таких как ООО «Ифар», существенно усилит интерес студентов к изучению предмета, — прокомментировал старший преподаватель кафедры химии твердого тела ФЕН НГУ, к.х.н. Сергей Архипов.

Имеющийся опыт работы в области дифракционных методов исследования кристаллических веществ открывает возможности для сотрудничества между университетом и фармацевтическими компаниями для решения возникающих прикладных задач.

— Компания «Ифар» в партнерстве с ведущими научными центрами и фармацевтическими компаниями страны реализует целый ряд проектов по разработке новых лекарственных препаратов. Это комплексные проекты, которые включают разработку технологии полного цикла (синтез субстанции и получение лекарственных форм), проведение доклинических и клинических исследований, регистрацию и вывод на рынок. Полиморфизм определяет важные свойства субстанции и готовой формы препарата, такие как стабильность, растворимость, биодоступность и, как следствие, терапевтическую эффективность, поэтому сотрудничество с Новосибирским государственным университетом в вопросах изучения полиморфизма и кристаллической структуры открывает для нашей компании дополнительные возможности в разработке лекарств, — отметил руководитель проектов ООО «Ифар», к.м.н. Сергей Станкевич.

Проводимая работа поддерживается программой  «Приоритет-2030» и направлена не только на создание новых научных связей между лабораториями университета и фармацевтическими компаниями, но и является важным этапом в подготовке специалистов для работы в рамках ЦКП «СКИФ» в будущем.

— Данная работа проводится в рамках программы «Приоритет-2030», реализуемой в университете. Наш проект и совместная работа с компанией «Ифар» направлены не только на развитие подходов к получению твердых форм веществ, проявляющих биологическую активность, но и на развитие методик рентгеновских и синхротронных методов исследования твердых лекарственных форм. Это особенно актуально в связи с тем, что в ближайшем будущем у нас появится возможность подавать заявки на такие исследования в недавно открытый Сибирский кольцевой источник фотонов (ЦКП «СКИФ»). Совместная работа с предприятиями реального сектора, такими как «Ифар», обеспечивает прямую связь между фундаментальной наукой и практическими задачами индустрии. В результате такого взаимодействия мы лучше понимаем прикладные задачи и максимально эффективно используем фундаментальные научные результаты для их решения, — прокомментировал руководитель проекта, заведующий кафедрой химии твердого тела ФЕН НГУ, д.х.н., доцент Борис Захаров.  

Получаемые результаты будут опубликованы в совместной научной работе. Сотрудничество с компанией «Ифар» планируется продолжать в будущем по другим перспективным направлениям, связанным с разработкой новых фармацевтических препаратов. 

Пресс-служба Новосибирского государственного университета

Фото пресс-службы НГУ

В 2020 году в журнале Land Use Policy («Политика землепользования») было опубликовано весьма любопытное коллективное исследование, посвященное истории дачного хозяйства в трех бывших советских республиках (России, Украине и Белоруссии). Исследователи фокусировали внимание на происхождении и трансформации дач с точки зрения их экологического и социального влияния, а также попытались выявить возможности их перехода к устойчивому развитию. Собственно, основная цель работы как раз затрагивала эту возможность в свете современных экологических трендов.

Как подчеркивают авторы, дачи – одна из распространенных черт периферии городских ландшафтов бывшего СССР. Вплоть до настоящего времени конгломераты дачной застройки составляют почти половину пригородных территорий возле крупных городов. Во многом дачи остаются наследием советской эпохи и в этом плане являются уникальным феноменом, совершенно нехарактерным для других стран, включая благополучные страны Запада. В настоящее время они находятся на пороге стремительной модернизации, но исход данного процесса до сих пор не ясен. На эту тему слишком мало исследований, в том числе и в России. Трансформацию дачной застройки исследователи видят по-разному, и единого сценария на этот счет нет.

Некоторые исследователи считают дачу дурным наследием советской эпохи, объявляя ее «раковой опухолью ландшафта». По их мнению, дачные участки являются для горожан «социальной болезнью» и «тормозом развития». Безусловно, к таким выводам приходили в результате сравнения нашей дачной застройки с «облагороженной» субурбией развитых стран, где малоэтажный пригород стал олицетворением достатка и уровня комфорта среднего класса. В некоторых бывших советских республиках после распада СССР пошли именно этим путем, включив бывшие дачные поселки в границы «нормальных» поселений. В России же этот процесс затянулся и, похоже, надолго.

Тем временем среди владельцев дачных участков всё меньше становится тех, кто намерен ковыряться на грядках, как это было принято с самого начала, с момента выделения для горожан первых «шести соток». Сегодня эти сельскохозяйственные практики пытаются выдать за анахронизм, за «пережиток совка», а сам дачный участок рассматривается уже как место отдыха, а не место работы. И как отмечают авторы упомянутого выше исследования, переход от сельскохозяйственной (продовольственной) модели к рекреационной модели выражен теперь весьма отчетливо. В этом, как правило, состоит основной момент модернизации дачной застройки, где вместо грядок появляются типичные для западных домовладений газоны.

Однако указанный крен еще не предполагает абсолютного уподобления российской дачной застройки западным малоэтажным пригородам. Подавляющее большинство наших дачных и садовых товариществ не включено в границы поселений, хотя с определенных пор в нашей стране появилась возможность прописки. Несмотря на то, что желание жить в собственном благоустроенном доме сегодня характеризует запросы россиян не меньше, чем запросы американцев, переход дачной застройки в «полноценный» малоэтажный (по западной шкале) пригород крайне затруднителен по объективным причинам.

Как мы знаем, на Западе владельцы загородных домов просто покупают их на рынке недвижимости, сообразуясь со своими материальными возможностями. Что касается владения дачным участком, то изначально оно не было связано ни с рынком, ни с материальными возможностями владельца. В нынешних дачных и садовых товариществах контингент весьма разрозненный, где простой пенсионер, владеющий простеньким садовым домиком, может соседствовать с владельцем большого двухэтажного коттеджа. Немалая часть нынешних горожан воплощают мечту о собственном доме именно таким путем: через покупку участка в садовом или дачном товариществе (где он может стоить в пять раз дешевле, чем на территории ИЖС) и строительства капитального и весьма просторного жилища на этом участке.

Причем, часто это происходит вопреки законодательным ограничениям на площадь и высоту построек. Как показывает практика, такие нарушения происходят повсеместно, особенно на территориях садовых товариществ, но какие-то судебные тяжбы по таким поводам отмечаются очень редко. Как правило, на местах руководящие и правоохранительные органы практически не вмешиваются в ситуацию, полагая ее «внутренней проблемой» товарищества. Кроме того, институт прописки полностью «реабилитировал» капитальное строительство в таких местах, юридически уравнивая застройку на садовых участках с обычной жилой застройкой в границах поселений.

По этим причинам территории дачных и садовых товариществ стихийно превращаются в новоявленные «коттеджные поселки». То есть чисто внешне наши пригороды начинают уподобляться субурбии развитых стран. Тем не менее, даже в случае сплошного заполнения дачных участков вполне себе «полноценными» капитальными строениями мы еще не получим «нормального» малоэтажного поселения. Причина проста – инфраструктурные ограничения. Даже имея двухэтажный особняк с гаражом, вам придется жить без водопровода, газопровода, канализации, нормального (по меркам ИЖС) электроснабжения и, скорее всего, - без нормальных заасфальтированных дорог.

Еще не так давно было принято критиковать государственную власть за то, что она «зажимает» расходы на инфраструктуру, не давая огромному количеству россиян реализовать мечту о собственном благоустроенном доме. Иметь дачный участок с домом – это, конечно, благо, но указанные инфраструктурные ограничения не давали ощущения полной реализации мечты о красивой и комфортной жизни («как на Западе»).

До определенных пор такая критика казалась вполне правомерной и обоснованной. Тем более еще лет десять назад у многих из нас была уверенность в том, будто мы стремительно преодолеваем свою «отсталость» от западных стран, двигаясь в том же направлении. Однако сегодня ситуация серьезно поменялась, и уже само направление начинает вызывать вопросы.

Шокирующим откровением становятся вести из тех же западных стран, где собственное благоустроенное жилище стало объектом разгромной критики со стороны экологических активистов и борцов за права малоимущих. Со стороны западных политиков леволиберального толка всё чаще раздаются высказывания о том, что собственный коттедж – это слишком «жирно» даже для среднего класса, а в условиях энергетического кризиса – вообще преступно.

Как мы понимаем, собственный дом потребляет больше энергоресурсов, чем квартира в многоэтажке. Сегодня на Западе борцы с углеродными выбросами предлагают «прорывные проекты» по части организации городского пространства, где наиглавнейшее место отводится многоэтажкам и централизованной системе отопления (практически – по советским лекалам). Параллельно ведется пропаганда общественного транспорта в противовес личным автомобилям. Здесь во главу угла также поставлен углеродный след. Напомним, что разрастание малоэтажных пригородов (особенно, если мы говорим о США и Канаде) во многом стало возможным как раз благодаря личным автомобилям и развитой сети автомобильных дорог. По сути, это привело к созданию «модернистской» застройки, когда жилые объекты находятся на приличном расстоянии от объектов социальной и торговой инфраструктуры. Иными словами, о шаговой доступности магазинов, школ, больниц, детских садов пришлось забыть. Сегодня подобные планировочные решения нещадно критикуются как раз за то, что они создают «углеродоемкую» ситуацию, когда человеку приходится постоянно перемещаться на автомобиле до жизненно важных пунктов назначения. Отсюда – высокий «углеродный след» такого способа проживания.

В общем, набирающая на Западе силу «зеленая» идеология начинает резко менять жизненные стандарты. На этом фоне в архаизм превращается мечта российских дачников о постоянном проживании в собственном благоустроенном коттедже. Нет, это совсем не означает, что им придется сносить свои двухэтажные постройки, возведенные на территории садовых товариществ. Полагаем, что на это российские власти не пойдут. Но вот что более вероятно, так это абсолютное игнорирование поддержки планов по развитию пригородной дачной инфраструктуры до уровня ИЖС. Время от времени такие планы по интеграции дачной застройки в «нормальные» поселения озвучивались, что давало дачникам надежду на то, что проблемы с инфраструктурой имеют временный характер, и однажды всё войдет в нормальную колею. То есть граждане чего-то ждали от властей и, возможно, многие из них находятся в таких ожиданиях по сию пору.

Однако события развиваются так, что эти ожиданию затянутся не на одно поколение. Кроме того, как мы сказали выше, среди самих дачников достаточно сильно «социальное расслоение». Несмотря на то, что в последнее время появилось большое количество людей, желающих обустроиться «по-американски» в собственных коттеджах, сохраняется немалая доля тех, кто дорожит типично «дачным» стилем жизни. Очень часто они проживают на даче сезонно: от начала сельхоз работ (конец апреля) – до их завершения (конец октября). Понятно, что они намного сильнее вовлечены в сельскохозяйственные практики, чем любители «американского» стиля жизни. Возможно, в глазах последних это выглядит как сохранение советских пережитков. Однако не будем спешить с оценками: совсем не исключено, что именно «типичные дачники» могут дать образец нового, экологически приемлемого уклада жизни, более соответствующего грядущему технологическому укладу, нежели демонстративно-потребительский уклад носителей «американской мечты».

Рассмотрим этот вопрос в заключительной части.

Константин Шабанов

Окончание следует

Центр коллективного пользования «СКИФ» («Сибирский кольцевой источник фотонов») – специализированный источник синхротронного излучения (СИ) поколения 4+, российский проект класса «мегасайенс». Ускоритель, генерирующий интенсивные пучки рентгеновского излучения, позволит изучать объекты на атомарном уровне, что даст возможность ученым проводить исследования на передовом крае науки. Всё высокотехнологичное и уникальное оборудование для ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ» разрабатывалось и производилось Институтом ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), в том числе вигглеры и ондуляторы. Эти специальные магнитные устройства располагаются на прямолинейных участках ускорителя и задают электронному пучку траекторию с большим количеством поворотов, тем самым повышая яркость излучения. Для пользовательской станции «Микрофокус» ЦКП «СКИФ», предназначенной для решения задач геологии, геофизики и материаловедения, в ИЯФ СО РАН разработали, изготовили и испытали ондулятор с рекордными параметрами. Специалистам удалось достигнуть уровня магнитного поля 1.35 Тесла при магнитном периоде 15.6 мм. Полученный уровень магнитного поля в устройстве превышает не только его проектные параметры для данного синхротрона, но и в целом делает его единственным подобным в мире. Планируется, что ондулятор будет установлен на ускорительное кольцо ЦКП «СКИФ» в конце 2026 г.

Главная характеристика любого источника синхротронного излучения – его яркость. Для ее повышения в свое время физики разработали специальные вставные сверхпроводящие устройства – вигглеры. Наиболее эффективным является использование многополюсных сверхпроводящих вставных устройств со знакопеременным полем, яркость излучения из которых прямо пропорциональна числу магнитных полюсов. Именно в ИЯФ СО РАН в XX в. был разработан первый в мире многополюсный сверхпроводящий вигглер. Позже появились сверхпроводящие ондуляторы – подвид вигглера с принципиально иными спектральными свойствами излучения. В зависимости от типа устройства яркость СИ увеличивается либо пропорционально числу магнитных полюсов (вигглер), либо квадрату числа магнитных полюсов (ондулятор). Для первых станций ЦКП «СКИФ» ИЯФ СО РАН разработал и изготовил пять сверхпроводящих вставных устройств – три вигглера и два ондулятора.

«Конструктивно вигглер и ондулятор идентичны и представляют собой последовательность небольших дипольных магнитов, которые отклоняют летящий через них пучок, –прокомментировал младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Федор Казанцев. – Пучок летит змейкой и на каждом повороте излучает СИ. Отличие в следующем: интенсивность СИ, полученная из вигглера, прямо пропорциональна количеству магнитных периодов в нем. Но если добиться определенного соотношения периода структуры и амплитуды магнитного поля, то интенсивность излучения от каждого из полюсов будет складываться квадратичным образом и тогда такое устройство называется ондулятор. Также спектр излучения от вигглера и ондулятора разный, поэтому разным пользовательским станциям нужны разные вставные устройства, в зависимости от используемых методик и изучаемых объектов».

Для станции «Микрофокус» был изготовлен 128-периодный сверхпроводящий ондулятор с очень коротким магнитным периодом – всего 15.6 мм. Период в ондуляторе – это расстояние между двумя соседними элементами периодической магнитной структуры, создающей поперечное знакопеременное магнитное поле, благодаря которому электроны и приобретают волнообразную траекторию. Чем меньше период, тем меньше длина волны, то есть жестче спектр излучения. Также в процессе испытаний в жидком гелии был достигнут рекордный уровень магнитного поля 1.35 Тесла. Объединить два эти параметра в одной установке было сложной технологической задачей. Этого удалось достичь благодаря высококлассной работе специалистов экспериментального производства (ЭП) ИЯФ СО РАН.

«Такой экстремально высокий уровень поля 1.35 Тл для сверхпроводящего ондулятора с периодом 15.6 мм, магнитным зазором 7 мм и зазором для пучка 5 мм ещё никто в мире не смог продемонстрировать, – добавил заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН доктор технических наук Виталий Шкаруба. – На лучших зарубежных ондуляторах со сходными геометрическими параметрами, созданными, такими конкурирующими с нами компаниями, как KIT(Германия), ESRF (Франция), и APS (США), уровень поля не превышает   1.1 – 1.2 Тл».

Данный ондулятор представляет собой двухметровый алюминиевый каркас, на котором в определенном порядке расположены 256 магнитных катушек.

«В работе по созданию ондулятора с такими параметрами важен каждый элемент и каждый технологический этап, – пояснил Федор Казанцев. – Например, геометрические ошибки поверхности каркаса составляют порядка 20 микрон, при общей длине изделия два метра. Производить такие детали отлично умеют наши коллеги на ЭП, это их часть работы. Наша задача – изготовить 256 одинаковых магнитных катушек. Катушка состоит из железного керна и сверхпроводящей обмотки из ниобий-титана. Длина сверхпроводника в одной катушке около 20 метров. Чтобы намотать одну катушку, нужно от полутора до трех часов. После этого катушка запекается в печи. Проблема здесь в том, что катушки все равно получаются чуть-чуть разные по характеристикам, и нужно было придумать, как отбраковать самые выбивающиеся, и как расставлять оставшиеся. Была поставлена задача измерения магнитного поля каждой из них до того, как они будут установлены в каркас».

Специалисты ИЯФ СО РАН разработали метод такого измерения и устройство.

«Получив массив данных с магнитными полями катушек, мы пересортировываем их в определенном порядке, – прокомментировал Федор Казанцев. – Катушки выставляются таким образом, чтобы амплитуды соседних полюсов были наиболее близкими друг к другу. В таком случае выполняется условие одинаковости амплитуд, которая нужна для корректной и эффективной работы ондулятора. Благодаря таким предварительным измерениям катушек мы упрощаем дальнейшую коррекцию магнитного поля ондулятора после сборки и включения, а также выявляем катушки с сильно выбивающимися параметрами (и не используем их, соответственно)».

Наличие такого ондулятора на станции «Микрофокус» ЦКП «СКИФ» позволит использовать все возможности электронного пучка с экстремально малым эмиттансом – одним из параметров, который определяет уровень яркости СИ. «На синхротроне СКИФ будут проводиться синхротронные исследования на переднем крае науки, они станут возможными в том числе благодаря нашим ондуляторам», – добавил Федор Казанцев.

Пресс-служба Института ядерной физики СОРАН

Фото А. Сковородиной

Начала свою работу Мульти-школа молодых ученых, объединяющая 16-ю Школу молодых ученых «Системная биология и Биоинформатика»(SBB-2026) и 6-ю Школу молодых ученых «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PlantGen School 2026).

В программе – лекции ведущих специалистов, доклады молодых ученых, практические занятия и постерные сессии.

Основные направления Школы молодых ученых «Системная биология и Биоинформатика» -  SBB-2026:

• структура и функция геномов;

• компьютерная транскриптомика;

• биоинформатика, генетическая изменчивость и биомедицина;

• компьютерная протеомика;

• системная компьютерная биология;

• компьютерная эволюционная биология;

• компьютерная биология развития;

• большие генетические данные;

• компьютерная эпидемиология.

Основные направления Школы молодых ученых «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» - PlantGen School 2026:

• основы биоинформатики;

• биоинформатика для сельского хозяйства;

• основы статистической генетики;

• генетические технологии в селекции.

На практических занятиях участники смогут освоить подходы к:

• анализу данных высокопроизводительного секвенирования;

• анализу данных высокопроизводительного генотипирования;

• агробиотехнологии;

• структурной биологии;

• построению и анализу биологических сетей;

• регуляторной и функциональной геномике.

Впереди пять дней лекций, докладов, практических занятий и профессионального общения. Желаем участникам продуктивной работы!

Подробная информация о Школах и программе занятий на сайте 

Изображение – из архива ИЦиГ СО РАН

В рамках форума биотехнологий OpenBio на экспертной дискуссии «(м)РНК-технологии — новая эра биомедицины» ученые ведущих научных центров обсудили разработки в области мРНК для терапии онкологических и генетических заболеваний.

По словам научного руководителя и врио директора НИИ онкологии Томского национального исследовательского медицинского центра РАН академика Евгения Лхамацыреновича Чойнзонова, мРНК-препараты сегодня широко применятся в лечении онкологии, многие из них уже находятся на первой-третьей стадиях клинических испытаний.

«Противоопухолевые мРНК-вакцины уже доказали свою эффективность как новый вид иммунной терапии. Они сейчас интенсивно разрабатываются во всем мире и в нашей стране. Регуляторные мРНК, малые интерферирующие мРНК обладают трансляционным потенциалом и могут быть исследованы как терапевтические средства. Заместительная мРНК-терапия и циркулирующие мРНК способны стать следующей вехой в области разработки терапевтических мРНК-вакцин, — рассказал Евгений Чойнзновов. — На мой взгляд, развитие противоопухолевой мРНК-терапии возможно и в Сибирском федеральном округе. Для этого есть научная база с профессиональными коллективами, инфраструктура для доклинических исследований, клиническая база федеральных медицинских центров, опыт регистрации противоопухолевых лечебных средств, лицензия на производство, потенциал для создания системы полного цикла. Таким образом, я, как практический онколог, вижу большой потенциал для разработки этого вида лечения».

Ректор Новосибирского государственного университета член-корреспондент РАН Дмитрий Владимирович Пышный отметил важность технологии для будущего медицины и акцентировал, что, вследствие многогранности и непредсказуемости мРНК, особое внимание стоит уделять изучению возможных побочных эффектов. «Технология новая, она активно проявила себя именно в ковидную эпоху, одновременно с этим пошли дискуссии о том, что у нее есть побочные эффекты. Практически со всеми терапевтическими кислотами нужно быть предельно осторожными, внимательными, а поскольку нуклеиновая кислота — вещь многогранная, она довольно часто реагирует непредсказуемым образом. В данном случае, когда мы имеем дело с полимерными нуклеиновыми кислотами, особенно мРНК, возникают еще более значимые вопросы с биологической точки зрения», — подчеркнул ученый. Он добавил, что НГУ готов интегрировать опыт исследователей в свои образовательные программы, чтобы выпускники университета всесторонне осознавали проблематику работы с мРНК, ее технологические и клинические особенности. 

Директор Научно-исследовательского института молекулярной биологии и биофизики ФИЦ фундаментальной и трансляционной медицины член-корреспондент РАН Валентин Андреевич Вавилин рассказал об использовании препаратов на основе нуклеиновых кислот для персонализированного воздействия на аномально функционирующие гены.

«На протяжении последних трех-четырех десятилетий после того, как стала очевидна ключевая роль факторов сигнальной трансдукции (молекулы, которые обеспечивают передачу и преобразование внешнего стимула внутри клетки. — Прим. ред.) и транскрипционных факторов, онкогены и онкосупрессоры приобрели в онкологических исследованиях доминирующую роль. Среди них особенное внимание привлекают гены, относящиеся к семейству KRAS, в силу того, что именно они и их мутации присутствуют в большом количестве разнообразных опухолей (87 % аденокарцином поджелудочной железы, рак толстого кишечника, рак легкого)», — отметил Валентин Вавилин.

Ученые ФИЦ ФТМ реализуют проект, цель которого — разработать мРНК-технологию, конструкцию sa-РНК и средство ее доставки для эффективного подавления экспрессии генов KRAS in vitro и in vivo. Сейчас идет создание систем доставки на основе аполипопротеина А1 (АпоА-1) — основного белкового компонента липопротеинов высокой плотности. Исследования уже показали, что комплекс АпоА-1 с доксорубицином обладает большей эффективностью в сравнении со свободным доксорубицином при подавлении роста карциномы у мышей. Кроме того, биологи изучили проникновение в клетки меченного АпоА-1 и выяснили: 99 % опухолевых клеток захватывают этот белок. В дальнейшем ученые ФИЦ ФТМ планируют в сотрудничестве с Институтом физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН разработать средства доставки препаратов для онкотерапии на основе липонаночастиц с АпоА-1. 

Заведующий лабораторией геномного редактирования Института химической биологии и фундаментальной медицины им. Д. Г. Кнорре СО РАН кандидат химических наук Григорий Александрович Степанов рассказал, что ученые ИХБФМ разрабатывают технологию синтеза искусственных мРНК. Возможные варианты применения этой технологии: мРНК для геномного редактирования, мРНК-вакцины и терапевтические мРНК. Так, в институте создается трехвалентная мРНК-вакцина, которая приводит к формированию вирусоподобных частиц и защищает мышей от гетерологического вируса гриппа А.

Заместитель директора по научной работе НИИ онкологии ТНИМЦ РАН, заведующий лабораторией биологии опухолевой прогрессии доктор биологических наук Евгений Владимирович Денисов в своем докладе затронул проблемы развития производственного комплекса. Производственная цепочка сталкивается с трудностями на каждом шагу. «Первый этап — конструирование матрицы — осложнен отсутствием открытых протоколов сборки ДНК-конструкций, из-за чего специалисты вынуждены учиться самостоятельно. Второй этап — синтез ДНК-матриц — фактически полностью зависит от зарубежных поставщиков: российские компании отправляют заказы в Китай и другие страны, что увеличивает срок разработки до четырех месяцев. Не все пациенты могут ждать так долго. Финальные стадии — синтез мРНК и упаковка — упираются в дефицит чистых помещений и специализированных реактивов», — прокомментировал Евгений Денисов.

Чтобы решить эти задачи, создается консорциум «Сибирский центр РНК-технологий», включающий научный, производственный, клинический блоки и образовательное направление. Соглашение уже разработано, а к клиническим испытаниям препаратов против мелкоклеточного рака легкого планируется перейти в 2027—2028 годах. Конечная цель проекта — создание собственной производственной площадки.
Проблемам разработки siРНК-препаратов было посвящено выступление главного научного сотрудника лаборатории биохимии нуклеиновых кислот ИХБФМ СО РАН доктора биологических наук Елены Леонидовны Черноловской. «Малые интерферирующие РНК (siРНК) представляют собой короткие дуплексы, которые в клетке образуют комплекс с белками RISC. Он распознает специфические последовательности матричной РНК и расщепляет их. Это обеспечивает высокую точность действия и низкую токсичность, используя природный механизм организма. Однако сами по себе немодифицированные молекулы РНК слишком хрупкие: они быстро разрушаются ферментами и не могут самостоятельно проникнуть внутрь клетки. На сегодняшний день уже девять препаратов на основе этой технологии разрешены для клинического применения, при этом семь из них используют систему доставки через биоконъюгаты (гибридные молекулы, которые получают путем ковалентного связывания двух или более молекул разной природы. — Прим. ред.)», — объяснила Елена Черноловская.

Чтобы превратить siРНК в эффективное лекарство, ученые вынуждены усложнять ее химическую структуру. Исследования показали, что полная модификация критических участков цепи значительно повышает биологическую активность и длительность действия препарата. Чтобы избавиться от стандартных фосфоротиоатных связей, которые иногда ингибируют работу молекулы, исследователи предложили использовать вицинальную модификацию. Она оказалась эффективнее предшественников: защищает препарат от разрушения и продлевает его действие. 

Старший научный сотрудник лаборатории биологии опухолевой прогрессии НИИ онкологии ТНИМЦ РАН кандидат медицинских наук Марина Ринатовна Патышева сообщила о разработке персонализированной мРНК-вакцины для лечения немелкоклеточного рака легкого. По ее словам, существующие методы, включая иммунотерапию контрольных точек, показывают недостаточную эффективность при этом агрессивном заболевании. 

«Мы сосредоточились на персонализированном подходе, так как он показал наибольшую эффективность. Сейчас у нас идет работа по двум трекам: тестирование специфичности вакцины eх vivo на клетках пациента и доклинические исследования на мышиной модели. Долгое время проект простаивал из-за ожидания ДНК-матриц из-за рубежа, но сейчас мы локализовали синтез. Коллеги из Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии “Вектор” совместно с Томским НИИ онкологии уже получили первый вариант препарата», — поделилась Марина Патышева. Цель проекта — перенести передовую биотехнологическую платформу на российскую площадку, чтобы в перспективе сделать этот вид терапии доступным для пациентов бесплатно через систему ОМС.

Диана Хомякова, Ирина Баранова

Фото авторов