«Радостно видеть позитивную преемственность»: как прошла конференция Saint Petersburg OPEN для физиков
17 мая в Питерской Вышке завершилась Saint Petersburg OPEN — школа-конференция по оптоэлектронике, фотонике, инженерии и наноструктурам. В течение двух дней 287 студентов, аспирантов и молодых ученых из 25 городов России слушали доклады экспертов и представляли результаты собственных исследований на постерных сессиях. Какие темы обсуждали на конференции в этот раз и какие впечатления остались у участников — рассказали в материале.
В этом году Saint Petersburg OPEN проводится в 11-й раз. Ее организовала Школа физико-математических и компьютерных наук Питерской Вышки совместно с СПбПУ Петра Великого и СПбАУ РАН имени Ж. И. Алферова.
В течение нескольких дней участники конференции могли послушать доклады ученых из ведущих вузов и научных центров России: Сколтеха, ИТМО, ФТИ имени А. Ф. Иоффе, а также из других стран (Шанхайский университет КНР, Институт физики НАН Беларуси, компания VI Systems, Германия). Эксперты поделились результатами исследований в области фотоники, лазерной электроники и спектроскопии, а также рассказали, как проходит разработка новых полупроводниковых материалов и различных оптоэлектронных приборов.
Важной частью конференции стали постерные сессии — на них студенты и аспиранты могли рассказать о своих исследованиях и познакомиться с работами других. Для участников конференции это отличная возможность попробовать себя в публичных выступлениях, получить советы от опытных коллег и найти единомышленников.
Алексей Жуков
Руководитель департамента физики НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург
Saint Petersburg OPEN — это площадка, которая в первую очередь позволяет наладить новые контакты. Особенно это полезно студентам и аспирантам, потому что благодаря нашим постерным сессиям они могут пообщаться, обсудить свои исследования и, возможно, найти людей со схожими интересами для будущих проектов.
В этом году на постерной сессии меня особенно привлекли исследования в области биофизики, нанобиотехнологий и биофотоники. Как физику, мне было очень интересно послушать, как можно использовать электронные и оптические методы, чтобы изучать биологические объекты.
Все тезисы, с которыми выступали наши участники, вошли в сборник конференции. Для некоторых студентов это будет первая научная статья, что тоже очень важно для будущей карьеры. А при желании и после прохождения процедуры рецензирования, можно будет опубликовать расширенные тезисы в специальных выпусках журнала «Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки», который входит в базу цитирования РИНЦ и Scopus».
Одним из первых с докладом выступил Владимир Драчев, директор Центра инженерной физики Сколтеха и преподаватель Высшей школы экономики. Он рассказал о разработке сложных систем на основе фотонных интегральных схем — такие могут использоваться для создания более прогрессивных устройств: например, модуляторов и оптических аналого-цифровых преобразователей, а также в излучателях терагерцового диапазона частот.
Терагерцовое излучение можно использовать для развития технологий передачи сигналов, в частности для разработки нового поколения мобильной связи — 6G.
Владимир Драчев
Директор Центра инженерной физики Сколтеха
Каким образом создается терагерцовое излучение? Мы берем два лазера и разносим их на требуемую частоту. После этого эти излучения попадают на фотоприемник, где происходит интерференция, взаимодействие волн. В результате в электрическом сигнале возникают биения на разностной частоте. Далее этот сигнал передается на антенну, которая распространяет терагерцовое излучение. И чтобы сигналы могли преодолевать бо́льшие расстояния, чтобы излучатели работали в более широком диапазоне частот, мы и разрабатываем новые технологии.
Подобные разработки уже ведутся в разных мировых лабораториях, поэтому я считаю, что российским ученым тоже нужно присоединяться к этому направлению. Поэтому мы в Сколтехе занимаемся разработкой сверхвысокочастотного интегрального электрооптического модулятора для нового поколения связи 6G.
О новых технологиях сверхбыстрой передачи данных также рассказал Виталий Щукин, главный научный сотрудник берлинской компании VI Systems. Вместе со своей командой Виталий Александрович разрабатывает современные вертикально-излучающие лазеры.
Виталий Щукин
Главный научный сотрудник VI Systems
Стандарты скорости сигнала увеличиваются каждые пять лет, и к 2025 должны составить 1 Тб/с. Но существующие сегодня технологии работают таким образом, что чем выше скорость, тем короче расстояние, на которое можно передавать информацию без потери качества. И основная цель применения вертикально излучающих лазеров — увеличить скорость передачи сигналов по оптическому волокну, а также сделать эту передачу безошибочной. Эта разработка будет полезна для всех компаний, которые занимаются скоростными оптическими линиями связи, — например, для крупных дата-центров.
Я уже не впервые участвую в работе конференции SPB OPEN. И мне очень радостно видеть из года в год позитивную преемственность — докладчики представляют совершенно разные поколения, и это говорит о качестве дискуссии.
Созданием лазеров для скоростной передачи информации занимается и Международная лаборатория квантовой оптоэлектроники Питерской Вышки. Большая часть исследований лаборатории так или иначе связана с квантовыми точками, которые можно использовать в совершенно разных технологиях.
Квантовые точки — это очень маленькие полупроводники. Впервые они были получены в 1980-х годах, когда советский ученый Алексей Екимов и американский исследователь Луис Брюс независимо друг от друга обнаружили новый тип частиц в стеклах. В 1993 году другой американский химик Мунги Бавенди придумал более простой способ получения квантовых точек — с помощью химического раствора. В 2023 году трое исследователей получили Нобелевскую премию за создание и исследование квантовых точек. Более подробно об истории открытия этих частиц можно прочитать в материале.
Исследования свойств квантовых точек ведутся до сих пор. В частности, ученые уже около 25 лет пытаются понять, что вызывает мерцание квантовых точек — состояние, при котором частицы излучают свет прерывисто, нестабильно. На конференции об этом направлении исследований рассказал Павел Французов из Института химической кинетики и горения СО РАН.
Павел Французов
Заведующий лабораторией теоретической химии Института химической кинетики и горения им В. В. Воеводского СО РАН
Квантовые точки можно использовать в совершенно разных технологиях. Но это мерцание — мощный паразитный эффект, который мешает работать с объектом: невозможно представить его поведение, он очень нестабилен.
Коллоидные квантовые точки — конкуренты эпитаксиальных, которые создаются при помощи стандартных физических технологий. Они намного дешевле в производстве, потому что для разработки не нужен вакуум, все происходит на столе в химической лаборатории. По этой же причине коллоидные точки очень подвижны, потому что выращены не на подложке, а в растворе: поэтому их можно всячески перемещать, складывать. Так что если удастся рано или поздно создать немерцающие квантовые точки, то возможно, что у нас произойдет замена всех существующих технологий на более дешевые и удобные.
Этот вопрос важен не только из-за потенциальной пользы для технологий, но и с точки зрения фундаментальной науки. Мне очень интересно понять, что же происходит внутри такого маленького объекта, который может выдавать мерцания с огромным спектром разброса.
В этом году в конференции приняли участие 287 молодых ученых, студентов и аспирантов, многие из них находятся в самом начале своего научного пути. Самое важное для них — обзавестись полезными связями и почерпнуть новые идеи для своих исследований.
Юлия Исаева
Институт синтетических полимерных материалов РАН, Московский педагогический университет
Я участвую в SPB OPEN впервые. И моя главная цель — рассказать про свою работу и договориться о коллаборации с другими исследователями, которым это будет интересно.
Я занимаюсь созданием донорно-акцепторных органических молекул, которые можно использовать для фототерапии рака. Мы помещаем их в различные полимеры, чтобы изучить, как это повлияет на их биологические свойства, например, на цитотоксичность. Использование полимеров в организме помогает замаскировать вещества от иммунной системы и позволяет задержать их в кровотоке подольше.
На этой конференции мне удалось пообщаться с коллегой, который занимается визуализацией сосудов в реальном времени. И возможно, эта разработка может помочь мне с моим исследованием в будущем — когда наши вещества будут готовы к экспериментам на животных, мы сможем в реальном времени смотреть, как они накапливаются в опухолевой кровеносной системе.
Константин Никитин
Аспирант МИЭТ
Я аспирант первого года обучения Московского института электронной техники, и для меня участие в этой конференции полезно по нескольким причинам. Во-первых, это опыт публичных выступлений, а во-вторых — опубликованная статья, что очень важно для аспирантов. Также меня радует, что на постерной сессии мое исследование привлекло довольно много внимания и ко мне подходили коллеги с интересными вопросами.
Я занимаюсь исследованием интерметаллидных сплавов, которые используются в качестве полупроводниковых материалов. Мы с коллегами пытаемся создать сплав, который для обжига не требовал бы слишком высоких температур. Потому что чем выше градус, тем сильнее разрушается хрупкая структура сплава. А наша разработка могла бы помочь уменьшить это воздействие.