Новые прорывы

Глава государства вручил премии президента России для молодых ученых в области науки и инноваций за 2024 год. Награждены три работы по гражданской тематике и одна - в области обороны. Их уровень еще раз подтверждает, что самую передовую науку можно делать в России, что никакие, даже самые жесткие санкции не могут остановить ее развитие.

О каждой работе без всякого преувеличения можно сказать "впервые". Автором открыто новое знание, которое до него не знал никто. Экс-президент РАН Владимир Фортов часто повторял: ради этого момента молодой человек приходит в науку, ради него готов работать 24 часа в сутки 7 дней в неделю.

Размер премии составляет 5 миллионов рублей.

Полет нормальный

Доктор технических наук из Белгородского государственного технологического университета им. Шухова Наталья Черкашина удостоена награды за создание радиационно-защитных композитов для обеспечения безопасности космонавтов и радиоэлектронных средств космических аппаратов.

Работа крайне актуальна с учетом объявленной Россией Лунной программы, а также создания Российской орбитальной станции на более высокой орбите, чем сейчас находится МКС.

В чем суть разработки? Напомним, что сегодня для радиационной защиты человека и техники в космосе применяются в основном полимеры, в которые добавлены специальные наполнители. Это нанопорошки оксидов различных тяжелых металлов. Именно эти добавки и защищают человека и технику. Но проблема в том, что в космосе каждый килограмм на вес золота, а потому постоянно идет борьба с весом защиты и ее эффективностью.

Сегодня в применяемых в мире средствах защиты от излучения доля наполнителя в полимере достигает максимум 30 процентов. Если больше, то наночастицы начинают слипаться, и параметры самого каркаса из полимера существенно ухудшаются, он не такой жесткий и упругий, а может просто развалиться. Российские ученые сумели решить проблему.

- Разработанная нашей командой технология позволяет создать на каждой частице нанонаполнителя жесткую оболочку, - говорит Наталья Черкашина. - Они уже не слипаются, что увеличило количество защитных частиц в полимере сразу до 70 процентов. В итоге защита от радиации стала в разы надежней.

Разработанные автором материалы уже прошли апробацию в условиях длительного орбитального полета на МКС (в период с 2022 по 2024 гг.) и подтвердили свои высокие радиационно-защитные характеристики. Использование таких материалов позволит значительно продлить срок нахождения космонавтов в космосе, а также использовать обычные промышленные микросхемы, стоимость которых в разы меньше специальной "космической" электроники.

Супер из заморозки

Профессор Санкт-Петербургского госуниверситета ветеринарной медицины Елена Корочкина награждена за два цикла работ. Первый позволяет создать банк репродуктивных клеток для развития животноводства в России.

Оказывается, что это острейшая проблема. В идеале она решается так. Если у вас есть рекордсмен-производитель, чье потомство имеет высокие показатели, скажем, по надоям молока, содержанию белков, жира и других полезных элементов, то вам надо как можно дольше продлить "жизнь" его генетического материала для искусственного осеменения.

И такие технологии есть. Семя таких "суперпроизводителей" может десятилетиями храниться в жидком азоте (при температуре минус 196 градусов Цельсия). Однако при разморозке нередко не все суперкачества "родителя" передаются потомству. Какие-то теряются при температурных скачках.

«Сегодня в мире известны технологии, как избежать этого негативного эффекта, но они, во-первых, сейчас под санкциями, а главное, очень дороги. Цель моей работы - создать доступные технологии для работы с биоматериалом, чтобы их могли применить на любом племенном предприятии», - говорит Елена Корочкина.

Рассмотрев разные варианты, ученый остановилась на использовании стволовых клеток. Как известно, они являются первоосновой любого организма, именно из них вырастают все органы. Корочкина впервые в мире попробовала при заморозке добавить их к семени сельскохозяйственных животных, и уже первые опыты обнадежили.

И тогда начались многолетние эксперименты: какие конкретно клетки применять, в каком виде, в каком соотношении, как их подготовить и т.д. В итоге появилась общедоступная технология, а точнее протокол криоконсервации, которым может пользоваться любой зоотехник. "Технология не требует использования дорогого импортного оборудования, все необходимое есть в России", - подчеркивает ученый.

Вторая удостоенная премии работа связана с решением еще одной сложнейшей проблемы.

«Дело в том, что есть очень продуктивные по молоку породы, например, голштинская, у которых после отела существенно снижается способность воспроизводить потомство. Если совсем просто, то они тратят очень много энергии на молоко, а на другое ее уже не хватает», - объясняет Елена Корочкина.

Исследования показали, что одной из основных причин является существенный недостаток в организме этих животных ряда элементов, которые являются ключевыми для рождения потомства. Ученый разработала комплекс витаминов и минеральных добавок, а также оптимальные методы кормления, которые доказали свою эффективность в нескольких сельскохозяйственных предприятиях. В итоге у животных были не только высокие надои, но они также смогли реализовать свой продуктивный потенциал. На эту технологию получены патенты.

От смартфона до радара

Кандидаты химических наук из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе Вадим Попков и Кирилл Мартинсон удостоены награды за разработку материалов, которые решают задачи импортозамещения и опережающего развития в области СВЧ-радиоэлектроники. Речь идет о ферритах - соединениях оксида железа с оксидами других металлов, в частности, висмута, вольфрама, цинка и марганца.

Ферриты известны более 90 лет, встретиться с ними в повседневной жизни можно практически повсеместно. Например, они применяются во встроенных антеннах мобильных телефонов для усиления сигнала, в слуховых аппаратах для уменьшения их размера, в медицине для улучшения кровообращения. Множество применений в оборонной промышленности, например, в системах радиолокаторов.

Но в последнее время в материаловедении наметилась тенденция: улучшать старое. Для этого создаются эффективные "инструменты", которые позволяют получить уже давно известные материалы новыми методами, а главное - существенно улучшить многие их параметры. Причем сделать это в разы дешевле и проще. Такой трюк "омоложения" авторы удостоенной премии работы решили проделать с ферритами.

- Дело в том, что уже много лет для работы с ферритами применяется так называемый метод растворного горения. С его помощью получают нанопорошки, которые применяются, например, в различных сенсорах и датчиках. Однако такие порошки невозможно использовать в радиолокационных системах. «Там требуются керамические материалы на основе ферритов», - говорит Кирилл Мартинсон. - Так вот, впервые в мире нам удалось на основе порошков ферритов-шпинелей, синтезированных методом растворного горения с добавлением технологии термической обработки, получить СВЧ-керамические материалы.

Можно сказать, что такой тандем оказался прорывным. Он позволил улучшить параметры керамики и существенно сократить время производства, расширить ассортимент керамики, превосходящей по некоторым характеристикам зарубежные аналоги. Разработанные материалы уже внедрены на ряде предприятий России, где используются для выпуска различных элементов на основе СВЧ-керамики, в том числе в фазированных антенных решетках радиолокаторов.

Новая технология позволит решить вопрос импортозамещения некоторых видов феррита, которые сейчас не выпускаются в России.

Юрий Медведев