8 тез про нанотехнології від найцитованішого вченого

8 tez pro nanotehnologiї vid najcytovanišogo včenogo

7 червня у Києві відбулася лекція Юрія Гогоці – професора матеріалознавства у Дрексельському Університеті в США, який минулого місяця отримав фінансування у $2,2 млн для досліджень у сфері наноматеріалів. Найбільш цитований вчений з України розказав, як поєднуються інновації та фундаментальні дослідження, де шукати фінансування для науки та які виклики стоять перед хіміками світу.

7 červnja u Kyjevi vidbulasja lekcija Jurija Gogoci – profesora materialoznavstva u Drekseľśkomu Universyteti v SŠA, jakyj mynulogo misjacja otrymav finansuvannja u $2,2 mln dlja doslidžeń u sferi nanomaterialiv. Najbiľš cytovanyj včenyj z Ukraїny rozkazav, jak pojednujuťsja innovaciї ta fundamentaľni doslidžennja, de šukaty finansuvannja dlja nauky ta jaki vyklyky stojať pered himikamy svitu.

Цей матеріал відкриває низку публікацій про науку до тематичної конференції Brain&Ukraine. Пропонуємо вам 8 найцікавіших тез з розповіді пана Юрія.

Над чим працюють науковці в сфері наноматеріалів

— Ми створюємо нові матеріали — ті, що дозволяють вам користуватися телефонами, смартфонами, планшетами. Саме це матеріали дозволяють загнати розрахункову можливість в маленький формат, оснастити пристрій сучасною камерою тощо. Практично кожна частина пристрою — покриття на склі, електроніка, літій-іонні акумулятори — використовують наноматеріали.

Більшість того, що ми робимо, пов’язано з вуглецем. Ми досліджуємо індивідуальні клітини у вуглецевих нанотрубках. Також вирощуємо мільярди наноалмазів товщиною 5 нм — це в 10 тис разів менше людського волосся. Створюємо пористо-вуглецеві структури, за допомогою яких можна очищувати кров від токсинів, сорбувати протеїни, а також опріснювати воду. Проте основна область застосування — енергетика:

  • конденсатори,
  • літій-іонні акумулятори,
  • системи зберігання.

Як організовано наукову роботу

— Наша команда складається з 12 пост-докторантів, 12 студентів та 17 аспірантів. Серед нас є представники 11 країн, в тому числі — один науковий співробітник і з України, зі Львова. Саме команда робить усю роботу, самотужки це було би нереально. Я виступаю, розповсюджую ідеї, — але нічого би не було зроблено, якби вони щоденно не працювали в лабораторії. Ми щодня спілкуємося, переписуємось, в якій точці світу я б не знаходився.

Ми завжди намагаємося пройти весь шлях: від ідеї, початку фундаментальних досліджень, і до найголовнішого — впровадження практичного застосування. Формуємо ідею, шукаємо фінансування, проводимо дослідження, за підсумками пишемо статтю і публікуємо її в одному з наукових журналів — Science, Nature, Nature Materials, Nature Nano та в низці інших.

Як я завжди кажу своїм студентам, опублікувати статтю у провідному науковому журналі — це як піднятися на Еверест. Навіть якщо ти там вже був, зробити це ще раз буде так само складно.

Варто пам’ятати, що публікація статті — ще не кінцевий результат. Наступний крок — посприяти впровадженню винайденої технології. Наші ліцензії купують великі міжнародні компанії. Іноді від теоретичної ідеї до практичного її впровадження минає менше року.

Лекція Юрія відбулась в рамках лекторію «Вчені XXI століття» від науково-популярної конференції Brain&Ukraine

Як вчені знаходять фінансування

— На дослідження ми витрачаємо в середньому $1,5 млн на рік. Наука в США — недешева і потребує коштів. Бюджет Дрексельського Університету складає приблизно $700 млн. Університет отримує гроші від студентів, які сплачують за навчання, проте все фінансування науки в США йде із зовнішніх джерел — державних та приватних фондів, промислових та фінансових установ.

Найголовніше для отримання інвестицій — вміти описати свою ідею, донести її сенс, цінність та практичну значимість. Посилати заявки в усі можливі фонди та установи — це щоденна задача професорів, якою треба займатися безперервно. Адже якщо не буде фінансування, то не буде і роботи. Організація досліджень — щось на кшталт малого бізнесу.

Що таке максени та в чому їхня цінність

— 6 років тому ми винайшли матеріал, який назвали максенами (MXenes). Це — двовимірні пластинки, що складаються з карбідів та нітридів перехідних металів та мають товщину 3-7 атомів. Максени є металами, а тому з них можна зробити дуже тонкі провідники (наприклад, надтонке провідникове покриття для нового покоління смартфонів, яке до того ж буде стійким до падінь та ударів).

Шарова будова максенів

Шарова будова максенів

Зараз ми працюємо саме над задачами накопичення енергії. Наша мета — розробити акумулятор, який буде заряджатись не більше 5-10 хв, проте його здатність тримати заряд не поступиться сучасним літій-іонним акумуляторам. Це дозволить, наприклад, заряджати ноутбуки, телефони за кілька хвилин проти звичних зараз кількох годин. Максени здатні впоратись із цією задачею. Інше використання максенів — екранування пристроїв від електромагнітних перешкод. Максени дозволяють зменшити товщину захисних матеріалів з 15 мікронів до одного. Це важливо для подальшого зменшення розмірів телефонів та інших розумних пристроїв.

Як виробництво в Києві розвиває технології з США

— Зазвичай є проблема, що наноматеріали вдається здобути лише в нанокількості. Максенам «пощастило» більше: в Центрі матеріаловедення в Києві, яким керує мій брат Олексій, було побудовано спеціальний реактор, який дозволив отримувати до 100 г максенів за 1 синтез. В свою чергу, це дозволило збільшувати виробництво до кілограмових масштабів.

Максени, синтозовані в Центрі матеріаловедення в Києві

Максени, синтозовані в Центрі матеріаловедення в Києві

Наразі ця технологія вже отримувала ліцензування — її купила велика міжнародна компанія.

Чи очікувати на появу розумного одягу

— Вже набувають поширення розумні пристрої для носіння: наприклад, фітнес-браслети, — проте для того, щоби вживлювати технологічні елементи безпосередньо в одяг, треба перетворити тканину на електронний пристрій. Для цього потрібні волокна, що проводитимуть електроенергію, матеріали, що працюватимуть із сенсорами. Такий одяг зможе поміряти вашу та навколишню температуру і відповідно нагріватись або охолоджуватись, вимірювати тиск та пульс, за складом поту визначити, чи ви не починаєте хворіти. А ще може накопичувати статичну електроенергію, що виробляє тіло, та давати можливість її використовувати — наприклад, підживлювати нею MP3-плеєр. Чимало з того, що раніше здавалося фантастикою, тепер стає реальністю — і ми над цим працюємо. Зараз ми співпрацюємо зі спеціалістами по текстилю, проводимо спільніі дослідження. Одна з моїх аспіранток працює із в’язальною машиною, яку можна запрограмувати на виготування певної моделі розумного одягу. Цей апарат здатен за 15-20 хв зв’язати вам светр, у який буде вбудовано різноманітні нитки-провідники, мікросхеми, датчики.

Що стосується наших максенів, з них можна виготовити суперконденсатори у вигляді гнучкої пластинки з розмірами 1 x 2 см та товщиною менше міліметра. Такі суперконденсатори вбудовуються в одяг і дозволяють зберігати енергію, заряджати пристрої.

01/ 04
Моменти лекції

Як популяризувати науку за допомогою мистецтва

— Якщо доносити наукові ідеї до якомога ширшого кола людей, то стає легше переконувати у важливості наших досліджень і потенційних інвесторів.

Один із шляхів популяризації — поєднати науку із мистецтвом.

Ми кожного дня спостерігаємо наночастинки у мікроскопах й іноді натикаємось на цікаві форми. Так з’явилась ідея конкурсу NanoArtography — показати, що наука може бути красивою [сміється]. На сторінці проекту ми зібрали більше сотні картинок від учасників зі всього світу. Роботи переможці надрукували у календарі.

Цьогоріч проводимо конкурс вдруге, роботи можна подати до 30 вересня 2017 року. За кращі фото передбачені грошові призи:

  • $700 — за перше місце,
  • $300 — за друге,
  • $100 — за третє.
Ліворуч: частинка максену після витравлення та трохи «фотошопу». Праворуч: шарові структури матеріалу нагадують скелі Арізони

Ліворуч: частинка максену після витравлення та трохи «фотошопу». Праворуч: шарові структури матеріалу нагадують скелі Арізони

Цього року ми також отримали грант $10 тис на проведення відеоконкурсу. Учасником може стати будь-хто, треба лише зняти 2-хвилинний ролік про матеріаловедення. Приз переможцю складатиме $1 тис.

Чому сучасна наука — виключно міжнародна

— Я працюю 15-16 годин на добу, 6-7 днів на тиждень. Вважаю свою роботу найцікавішою у світі — ми працюємо на рубежі світових інновацій, робимо відкриття, розв’язуємо загадки — та не проміняв би її на жодну іншу. Але ця робота потребує повної віддачі, адже успіх не приходить без інвестицій часу та зусиль. Ми співрацюємо з порядка 40 міжнародних партнерів з усього світу. Серед них — приватні компанії (такі як Toyota, Honda, BASF, Superior Graphite тощо), наукові організації, університети.

Наука об’єднує людей.

Серед наших партнерів є, наприклад, громадяни Ізраїлю та Саудівської Аравії — ці держави мають не найкращі політичні взаємини, проте наукові команди працюють разом. І без цього співтовариства багато речей були би неможливими. Сучасна наука не робиться окремими людьми — це командна робота; адже ті задачі, які може розв’язати окрема людина, як правило, уже розв’язані.

Важливий аспект сучасної науки — її міжнародність і те, що вона не знає кордонів. Якщо Україна хоче стати технологічною державою, то їй треба налагоджувати регулярну міжнародну співпрацю. Це допоможе витягнути українську науку на передові рубежі.

 

У публікації використані фото Brain&Ukraine та слайди з презентації Юрія Гогоці

Валентина Донченко

Незалежна IT-журналістка

Додати коментар

Такий e-mail вже зареєстровано. Скористуйтеся формою входу або введіть інший.

Ви вказали некоректні логін або пароль

Вибачте, для коментування необхідно увійти.

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам: