Трое молодых ученых Института физики КФУ доказали свою возможность стать самостоятельными исследователями  в области физики. Прошли заседания диссертационных советов по присвоению ученых степеней кандидатов физико-математических наук.

В большой студенческой аудитории стоит у доски красивая девушка Валерия Васильченко. Вместо традиционного для образовательных учреждений собранных волос в кокон – модная прическа. Ее деловой костюм подчеркнут мини юбкой и высокими каблуками. На первый взгляд и не скажешь, что идет защита диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Скорее это презентация новых знаний в области физики.

Так часто слышимое  направление оптики и нанофотоники, зачастую соединяемое агрегатной прессой вместе со словосочетанием «Британские ученые», привлекло Валерию Васильченко еще несколько лет назад. Слушая лекции своего будущего научного руководителя, доцента кафедры оптики и нанофотоники Казанского университета Сергея Харинцева, она и не думала, что будет стоять когда-то на его месте в аудитории и рассказывать об оптических наноантеннах, сама заниматься их пайкой и установкой. Но желание открыть для себя новые знания и сделать это достоянием всего мира – великая сила.

Учеба в Казанском федеральном университете - это не только общепринятые лекционные занятия  для студентов, зачеты и экзамены. В учебных лабораториях кафедры оптики и нанофотоники, как и во многих Института физики и других институтов и факультетов Казанского университета работает новейшее оборудование, которое позволяет студентам и научным сотрудникам вести научные изыскания наровне с мировыми образовательными центрами.

Так, например, совсем недавно ученые из Казанского федерального университета и их зарубежные коллеги разработали новую методику оптической записи информации, которая в перспективе позволит записать на один диск в миллион раз больше данных, чем на DVD, говорится в статье, опубликованной в журнале Nanoscale.

Группа исследователей во главе с доцентом Казанского университета Сергеем Харинцевым, научным руководителем Валерии из Казанского федерального университета и его коллеги из Гарвардского университета (США) и Имперского колледжа Лондона (Великобритания) нашли способ обойти ограничение "дифракционного предела".

Термин обозначает простое физическое явление – невозможность фокусировки луча на предметах или точках поверхности, чьи размеры в два раза меньше, чем длина волны света (около 400 нм в случае с BluRay).

Диссертация Валерии Васильченко посвящена развитию способов создания оптических наноантенн для управления оптическими полями за пределом дифракции света. Это новая область в современной фотонике и спектроскопии позволяет кардинально изменить представление о взаимодействии света и вещества на наношкале. Валерия использовала оптические наноантенны для наблюдения гигантского комбинационного рассеяния света. Сегодня оптические антенны формируют важную нишу в современной оптике и технологическую платформу в прикладной фотонике и оптоэлектронике. Благодаря сильной локализации света удалось осуществить технологический прорыв во многих междисциплинарных областях: материаловедении, телекоммуникациях, биологии и медицине. Сегодня оптические наноантенны широко используются в химической нанодиагностики одиночных молекул, фотовольтаике, сверхплотной записи данных и других областях.

Двое других исследователей КФУ, представивших свои труды диссертационному совету, работают под руководством  доктора физико-математических наук, профессора, заведующего кафедрой общей физики, главного научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории «Квантовые жидкости и квантовые газы» Сергея Таюрского. Анастасия Петрова занимается AB INITIO исследованиями индуцированных давлением структурных фазовых переходов в двойных фторидах редких земель. Такое название не просто запомнить и повторить с одного раз. Анасатисия Викторовна же четко владеет материалами работы, рассказывает о них с большим интересом и смело отвечает на вопросы представителей диссертационного совета.

Двойные фториды редкоземельных элементов известны своим применением в качестве неорганических оптических преобразователей. Отличительными свойствами таких материалов являются большее время жизни оптически возбужденных преобразователей, естественное двойное лучепреломление и уменьшения показателя с температурой. Существуют разные способы исследования свойств двойных фторидов, как под воздействием давления, так и температуры. В работе Анастасии Петровой давление, как параметр влияния на свойства материалов был выбран не случайно. Исследования при высоких давлениях являются необходимыми для понимания свойств твердых тел.

Начало сотрудничеству между Казанским университетом и японским Институтом физико-химических исследований RIKEN положил визит профессора КФУ Дмитрия Таюрского в 2002 году в тогда только что организованный центр нанотехнологий РИКЕН и лабораторию физики низких температур. С его руководителем, профессором Кимотоши Коно Дмитрий Таюрский поддерживал тесные научные контакты и на семинарах которого в Токийском университете не раз выступал. Начиная с этого времени контакты стали постоянными.

Логическим развитием отношений стало подписание в августе 2008 года Соглашения о программе совместной аспирантуры, руководителем которой с российской стороны является Дмитрий Таюрский. В октябре 2010 года было подписано Соглашение о научном сотрудничестве между Институтом физики КФУ и Институтом передовых наук (Advance Science Institute), входящим в состав РИКЕН, а также соглашение об организации в Институте физики КФУ совместной лаборатории.

В мае 2012 года  во время визита делегации РИКЕН в Казань во главе с его президентом Рёдзи Нойри был открыт научно-лабораторный комплекс КФУ – РИКЕН, в состав которого вошли лаборатории фемтосекундной спектроскопии, физики сильно-коррелированных систем и синтеза и анализа тонкопленочных систем.

Диссертационная работа Нияза Бейсенгулова, представленнная совету, уже вторая в рамках соглашения о программе совместной аспирантуры между Казанским университетом и Рикеном, поэтому среди гостей в аудитории на защите японский ученый Кимотоши Коно. Оба научных руководителя уверены в своем ученике, который в свою очередь гордится своими учителями.

Тема работы Нияза: «Квазиодномерная система электронов на поверхности жидкого гелия в мезоскопических устройствах.

На протяжении нескольких последних десятилетий проводятся достаточно интенсивные исследования в области квантовой информатики. Многие исследовательские группы по всему миру работают над амбициозной технологической задачей построения квантового компьютера - машины, которая будет использовать всю сложность многочастичной квантовой волновой функции для решения вычислительных проблем. Большой прогресс был достигнут в экспериментальной разработке базисного элемента квантового компьютера - кубита, двухуровневой квантовой системы. В качестве физической реализации двухуровневой системы было предложено множество объектов: поляризация фотонов, ионы в оптических ловушках, нейтральные атомы в оптических ловушках, ядерные спины в молекулах, спин электрона в GaAs квантовой точке, спины электронов 31P:28Si, ядерные спины 29Si в 28Si, NV-центры в алмазах, сверхпроводящие кубиты и др. Одним из самых критических аспектов в построении квантового компьютера является наличие большого времени декогеренции T2 - времени, в течение которого теряется когерентность, вызываемое взаимодействием квантовомеханической системы с окружающей средой. Поиск физических систем со слабым взаимодействием с окружающей средой является одним из приоритетных задач в данной области.

В  аудитории родители диссертантов. Они тоже пришли сюда, чтобы убедиться, какими серьезными стали знания их детей за время учебы и работы в Казанском университете. Можно было увидеть внимательно  вникающего в проблематику работ и доцента Сергея Васильева из Университета Турку (Финляндия). Он прочитал студентам Института физики университета лекцию о «Динамической ядерной поляризации при низких температурах. Мелкие доноры в кремнии и атомарного водорода в молекулярных кристаллах». Специально остался послушать молодых коллег-физиков. 

Японский ученый Кимотоши Коно не может сдержать радости за результаты научных достижениий своего ученика Нияза Бейсенгулова. Его интервью не по-японски крайне эмоционально: «Сотрудничество центра нанотехнологий РИКЕН  и казанских ученых дает такие интересные новые научные знания, которыми могут гордиться обе стороны». Профессор Коно очень  хорошо знаком со многими учеными в университете Казани. «Один из них, достаточно молодой, сегодня привлек внимание собравшихся своими успехами, работоспособностью, фундаментальными знаниями в области физики и других наук, которые Нияз получил в стенах Института физики и подтвердил в нашей совместной работе в Японии и здесь, в стенах альма-матер», - делится Кимотоши Коно.

Дэвид Риз, ученый компании Рикен тоже приехал стать одним из слушателей итогов большой научной работы своего друга, представленных к диссертационной работе, Российского молодого ученого Нияза Бесменгулова. Девид и его коллеги из RIKEN и Национального университета Цзяотун (Тайвань) исследуют качественно новую и показательную особенность динамики вигнеровского кристалла: скачкообразное движение решётки во время скольжения на поверхности гелия под действием электрического поля. Об этом пишет вся научная и мировая пресса. Визит в университет не долгий, но обещает быть продуктивным. Со студентами он проведет семинар, где и  познакомит их со своими исследованиями сегодня в 16.00 в 304 аудитории  Института физики.

Может пройти немного времени, и научными исследованиями молодых ученых университета будет известна Казань мировой науке, как сегодня весь мир знает вуз по именам их студентов Николая Лобачевского, создателя невклидовой геометрии и Евгения Завойского, открывшего миру фундаментальное явление – электронный парамагнитный резонанс.

Сегодня студенты и научные сотрудники Казанского университета имеют уникальную возможность общаться с учеными мирового уровня из разных областей науки. Они участвуют во многих совместных со своими зарубежными и российскими коллегами проектах. Например, в эти дни в рамках САЕ «Астровызов» идет подготовка к участию в международной орбитальной астрофизической лаборатории «Спектр-Рентген-Гамма», запуск которой планируется в следующем году.