Электроника и материаловедение будущего: открылась школа НЦФМ по проблемам исследований в сильных и сверхсильных магнитных полях
С 15 по 19 мая 2023 года на площадке Технопарка "Саров" сто студентов и молодых учёных изучали физику и технику сильных и сверхсильных магнитных полей на I Всероссийской школе Национального центра физики и математики (НЦФМ) по проблемам исследований в сильных и сверхсильных магнитных полях. Сегодня установки, генерирующие такие поля, – главный инструмент исследования свойств полупроводниковых материалов для создания новой электроники. Школа прошла при поддержке Госкорпорации «Росатом» и Научно-производственного центра физики (НПЦФ) РФЯЦ-ВНИИЭФ в рамках Десятилетия науки и технологий в России.
35 лекций об актуальных исследованиях в сильных и сверхсильных магнитных полях читают ведущие учёные из Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Института физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН, Института физики микроструктур РАН, Объединённого института высоких температур РАН, Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Дагестанского федерального исследовательского центра РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, МФТИ, СПбПУ, БФУ им. И. Канта и из ООО «РусАтом МеталлТех» Госкорпорации «Росатом».
На открытии школы участников и лекторов приветствовали научный руководитель РФЯЦ-ВНИИЭФ Вячеслав Соловьёв, главный учёный секретарь НЦФМ, заместитель научного руководителя НЦФМ академик РАН Дмитрий Бисикало и сопредседатель направления НЦФМ «Исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях», директор НПЦФ РФЯЦ-ВНИИЭФ член-корреспондент РАН Виктор Селемир.
«От имени РФЯЦ-ВНИИЭФ приветствую участников новой школы. Неслучайно школа проходит здесь, в месте, где создан Национальный центр физики и математики по решению Президента России, где сформирована масштабная научная программа. Одно из ключевых направлений НЦФМ – исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях. РФЯЦ-ВНИИЭФ – лидер в области создания установок сверхсильных магнитных полей и проведения на них исследований в интересах фундаментальной науки. Это лидерство закреплено на международном уровне получением рекордных результатов по напряжённости магнитного поля. В НЦФМ планируется создание лаборатории сильных магнитных полей. Научная программа НЦФМ позволяет нам развить экспериментальную базу созданием установок постоянного магнитного поля напряженностью 75 Тл и сформировать круг специалистов, которые будут работать в новой лаборатории. Это площадка для открытого взаимодействия, обмена опытом и знаний маститых и молодых учёных», – отметил научный руководитель РФЯЦ-ВНИИЭФ Вячеслав Соловьёв.
Академик РАН Дмитрий Бисикало, заместитель научного руководителя НЦФМ, главный учёный секретарь НЦФМ, представил на открытии школы Национальный центр: «Надеюсь, что вы получите удовольствие от общения, у вас останутся не только приятные впечатления, но и знания. В ноябре 2020 года были выпущены указы Президента Российской Федерации о создании НЦФМ. В мае 2023 года состоялся Научно-технический совет НЦФМ, поддержавший вхождение в число организаций-участников консорциума НЦФМ наряду с Росатомом, РАН, МГУ, ОИЯИ и РФЯЦ-ВНИИЭФ ещё двух крупнейших НИИ атомной отрасли. Сейчас мы находимся в начале важного этапа по созданию научной инфраструктуры, жилищно-имущественного комплекса НЦФМ, по получению первых результатов мирового уровня на базе НЦФМ. К 2030 году мы планируем стать одним из международных научных центров мирового уровня. Успехи в сфере науки, образования и трансфера технологий, основанные на создании мощного пула высококлассных специалистов и новой научно-исследовательской инфраструктуры, в том числе класса «мегасайенс», – это то, что мы ждём от НЦФМ. Например, в прошлом году по направлению НЦФМ «Исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях» впервые измерена намагниченность в полях более 100 Тл соединений со сложной магнитной структурой, в том числе на основе редкоземельных элементов – наиболее сильных постоянных магнитов». Академик РАН Дмитрий Бисикало также показал мастер-план развития территории НЦФМ и рассказал об учёбе в филиале МГУ в Сарове, о ключевых проектах трансфера технологий НЦФМ и о создании новых научных лабораторий Национального центра.
Открывая лекционную часть школы, член-корреспондент РАН Виктор Селемир, сопредседатель направления НЦФМ «Исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях», директор НПЦФ РФЯЦ-ВНИИЭФ, рассказал об истории и перспективах развития этой области знаний: от генератора сильного магнитного поля, разработанного в лаборатории Резерфорда будущим Нобелевским лауреатом по физике академиком АН СССР Петром Капицей, и идеи взрывомагнитного генератора, предложенной академиком АН СССР Андреем Сахаровым, до наших дней:
«Это был длинный и сложный путь. Совершенствуя идеи академиков Капицы и Сахарова, 10 лет назад мировые лаборатории пришли к созданию магнитных полей в 100 Тл, например, во Флориде, в Национальной лаборатории Талахаси. Сегодня мы можем через воздействие сильным магнитным полем заглядывать внутрь электронной структуры твёрдого тела, что существенно повышает скорость разработки новых материалов. Недавно во ВНИИЭФ установлен новый мировой рекорд в 28 МГс (2800 Тл); в Японии возможно только 6 МГс, в Китае – 5. В области сверхсильных магнитных полей наши достижения всемирно признаны, у нас в СарФТИ НИЯУ МИФИ есть системы сильных магнитных полей в 60 Тл. Наша задача – модернизировать этот генератор и сделать на базе НЦФМ лабораторию мирового уровня с полем 75 Тл. Мы полагаем, что в лаборатории будет много установок: несколько на 18 Тл, несколько на 75 Тл и так далее. Мы также планируем серьёзно модернизировать комплекс, на котором работает МК-1, чтобы увеличить число исследований на этом генераторе. Так как проводить исследования в магнитных полях – это дорого, но крайне необходимо, мировая практика сходится на том, что для проведения исследований строится один большой центр, где исследователи из различных вузов и институтов страны, и даже из других государств, ставят свои эксперименты. И мы призываем всех к сотрудничеству с НЦФМ. Если мы будем заниматься материалами для микроэлектроники, есть настоятельная необходимость провести ревизию того, что исследуется в мире, и найти среди всего многообразия те материалы, которые нужны нашей промышленности. В НЦФМ будет лаборатория, которая позволит исследовать эти материалы, и площадка, где мы сможем обмениваться идеями», – рассказал член-корреспондент РАН Виктор Селемир, председатель Программного комитета школы. Лаборатория НЦФМ будет точкой для притяжения около 50 университетов России, где есть кафедра физики твёрдого тела, отметил учёный.
На школу приехали студенты и молодые учёные из Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Екатеринбурга, Казани, Нижнего Новгорода, Томска, Владивостока, Уфы, Дубны, Пскова, Махачкалы, Орла и самого Сарова. Они представят 35 устных и стендовых докладов, чтобы обсудить результаты своих научных исследований с ведущими исследователями и другими участниками школы. Тезисы докладов будут опубликованы в сборнике тезисов школы НЦФМ.
Своими впечатлениями поделилась участница школы, аспирантка Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН Александра Орлова: «У школы многообещающая программа, сейчас я напрямую не связана с исследованиями в сильных и сверхсильных магнитных полях, но знания и знакомства, полученные на школе, помогут мне дальше в научной работе. Я занимаюсь криогеникой детекторов, то есть мы создаём сверхпроводимость детекторов, я расширяю область своих научных интересов, в ближайшее время я начну вести исследования в сильных магнитных полях».
«Впечатлений, конечно, море, так как я впервые на такой классной школе. Это обмен знаниями, идеями, я покажу, что я умею в докладе, посмотрю, что умеют другие; а в коллаборации рождается новое. В лаборатории, где я работаю, мы в основном проводим численные эксперименты методом Монте-Карло, я пробую освоить новую методику MuMax3 – пакет микромагнитного моделирования, который позволяет проводить исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях. Проведение натурного эксперимента забирает огромное количество времени и ресурсов, поэтому экспериментатору на помощь приходит численный эксперимент. Экспериментатору трудно получить 10 образцов с шагом в 1 нанометр, а мы можем построить различные модели, провести исследования и посчитать оптимальные варианты для экспериментаторов. С удовольствием приеду и на следующую школу НЦФМ», – рассказал участник школы НЦФМ, научный сотрудник Института физики Дагестанского федерального исследовательского центра РАН Таа Тааев.
В течение всей школы велась онлайн трансляция мероприятий школы. Записи доступны во «ВКонтакте» НЦФМ.
Организаторы школы постарались сделать свободное время участников насыщенным и интересным. Таким, чтобы в совместной деятельности - пусть то стрельба из пушки (в программе "Веранда" на свежем воздухе), игра в шахматы, сборка спилс-карт, VR-игра
(в программе "Ночь в Кванториуме") и даже утренняя зарядка с элементами квеста - слушатели, никогда до этого не знавшие друг друга, смогли бы сдружиться и завязать новые знакомства. В программах научных школ в обязательной программе есть и экскурсии по замечательным местам. В этот раз - поездка в Серафимо-Дивеевский женский монастырь и экскурсия по святым источникам района.
О научных школах НЦФМ для студентов и молодых учёных
В 2022 году состоялись четыре школы НЦФМ – Международная школа по физике нейтрино и астрофизике, Всероссийская школа по физике высоких энергий и ускорительной технике, Всероссийская школа по лазерной физике и лазерным технологиям, Всероссийская школа по математическому моделированию на супер-ЭВМ экса- и зеттафлопсной производительности. В 2023 году Национальный центр планирует провести десять школ по всем направлениям своей научной программы: от искусственного интеллекта и архитектуры суперкомпьютеров до физики частиц и космологии. Подробности проведения школ представлены на сайте: https://ncphm.ru/. До 19 мая открыта подача заявок на две летние школы НЦФМ: по экспериментальной лабораторной астрофизике и геофизике (10−14 июля) и по проблемам исследований архитектур суперкомпьютеров (21−25 августа).
Национальный центр физики и математики
Открытие в России новой научно-исследовательской инфраструктуры – одна из ключевых инициатив Десятилетия науки и технологий. Флагманским проектом этой инициативы является создание Национального центра физики и математики (НЦФМ), который строится в г. Сарове Нижегородской области. На территории НЦФМ возводится комплекс из научно-исследовательских корпусов, передовых лабораторий и установок класса «мидисайенс» и «мегасайенс». Научную кооперацию НЦФМ сегодня составляют 55 научных организаций, вузов и высокотехнологичных компаний со всей России. Образовательной частью Национального центра стал филиал Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова - «МГУ Саров», где учатся около сотни магистрантов и аспирантов со всей страны. Учредители НЦФМ – Госкорпорация «Росатом», МГУ им. М.В. Ломоносова, РАН, Министерство науки и высшего образования России, РФЯЦ-ВНИИЭФ, НИЦ «Курчатовский институт» и ОИЯИ. Основные цели Национального центра – получение новых научных результатов мирового уровня, подготовка учёных высшей квалификации, воспитание новых научно-технологических лидеров, укрепление кадрового потенциала предприятий Госкорпорации «Росатом» и ключевых научных организаций России, повышение привлекательности российской науки для молодых учёных.
Десятилетие науки и технологий в России (2022-2031, стартовавшее по Указу Президента) – это масштабная программа инициатив, проектов и мероприятий по ускоренному развитию экономики и социальной сферы через усиление роли науки и наукоёмких технологий в стране. Основные цели Десятилетия – привлечение молодежи в сферу науки и технологий, вовлечение исследователей и разработчиков в решение важных задач для страны и общества и рост знания людей о достижениях Российской науки. Более подробная информация об инициативах, мероприятиях и проектах Десятилетия науки и технологий – на сайте наука.рф. Оператор проведения Десятилетия науки и технологий – АНО «Национальные приоритеты».
Пресс-служба НЦФМ
