Уникальная лаборатория: Прорывные исследования будущего

Академия наук Якутии о передовых исследованиях физики особенных материалов

Еще раз поздравляя исследователей с Днем российской науки, предлагаем интереснейший видеоматериал из уникальной по задачам и оснащению лаборатории СВФУ имени М.К. Аммосова.

Заведующая лабораторией «Графеновые нанотехнологии», Физико-технического института СВФУ – Смагулова Светлана Афанасьевна рассказывает о своей лаборатории:

«Целью лаборатории «Графеновые нанотехнологии» является синтез и исследование свойств наноматериалов, таких как графен, его производные, двухмерный дисульфид молибдена и углеродные квантовые точки. Графен является полуметаллом, а его производные, оксид графена и фторографен, являются диэлектриками. Однослойный дисульфид молибдена является полупроводником с прямой запрещенной зоной и обладает яркой люминесценцией. Графен, его производные, дисульфид молибдена, обладающие разными типами проводимости, пригодны для создания нового поколения наноэлектронных приборов.   Углеродные квантовые точки, имеющие размеры от 2 до 10 нм, обладают яркой люминесценцией в видимой области спектра. При изменении условий синтеза можно получить углеродные точки, люминесцирующие практически во все диапазоне видимой области спектра. Они имеют большие перспективы для применения в оптоэлектронике. Во-вторых, в нашей лаборатории разрабатываются технологии создания наноэлектронных приборов на основе синтезированных материалов. Например, из графена создаем прозрачные проводящие гибкие экраны, например для сотовых телефонов, калькуляторов, сенсоры касания, прозрачные проводящие контакты в приборах. Создаем целый ряд сенсоров на основе графена, например, сенсор влажности, сенсор для ДНК-диагностики наследственных заболеваний, аптасенсоры, чувствительные присутствии тромбинов. Полупроводниковый дисульфид молибдена применяется для создания фотодетекторов, солнечных элементов, транзисторов.

В нашей лаборатории разрабатываются технологии создания наноэлектронных приборов на основе синтезированных материалов. Например, из графена создаем прозрачные проводящие гибкие экраны, например для сотовых телефонов, калькуляторов, сенсоры касания, прозрачные проводящие контакты в приборах. Создаем целый ряд сенсоров на основе графена, например, сенсор влажности, сенсор для ДНК-диагностики наследственных заболеваний, аптасенсоры, чувствительные присутствии тромбинов. Полупроводниковый дисульфид молибдена применяется для создания фотодетекторов, солнечных элементов, транзисторов».

Предлагаем вниманию читателей портала рассказ о работе лаборатории и ее молодых сотрудниках. В следующих выпусках мы познакомим вас с каждым из исследователей подробней. Приятного просмотра!

«Что такое Графен? – продолжает Светлана Смагулова.  Графен является самым тонким материалом в мире, толщина его равна 3,4 Ангстрем (0,34 нм), в 300 тыс. раз тоньше обычного бумажного листа. Он состоит из одного слоя атомов углерода, соединенных в гексагональную кристаллическую решетку в виде шестиугольников. Графеновый лист можно представить в виде сотовых ячеек у пчел. Графен — самый прочный материал в мире, в 200 раз прочнее стали, (с пределом прочности до 130 ГПа), прочнее алмаза при той же толщине.  Он имеет ряд уникальных свойств: химическая стабильность, высокая электропроводность (сравнима с медью) и теплопроводность, непроницаемость, аномально высокая подвижность носителей заряда, что позволяет создавать быстродействующие приборы. Электрон в графене имеет нулевую эффективную массу и это позволяет ему двигаться внутри графена почти со скоростью света (всего 300 раз меньше). 

Лаборатория «Графеновые нанотехнологии» создана по федеральной целевой программе «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы». Якутский государственный университет выиграл этот грант. В этом заслуга тогдашнего  проректора по науке Фридовского Валерия Юрьевича. Финансирование на лабораторию поступило в конце декабря 2010 года. Я два года потратила на создание лаборатории: закупка и инсталляция измерительного и технологического оборудования, строительство «чистой комнаты», формирование штата лаборатории. Торжественное открытие нашей лаборатории состоялось 12 мая 2012 года. По словам московских экспертов, которые приехали принимать лабораторию, наша лаборатория стала самой лучшей в российской федерации по результатам реализации этой программы. Наша «чистая комната», по словам экспертов, в 2012 году была первая и единственная за Уралом.  По этому поводу разрезать красную ленточку на открытие нашей лаборатории прилетел Кравцов Сергей Сергеевич, тогдашний зам. министра науки и образования РФ. Момент разрезания красной ленточки был моим Звездным часом. Лаборатория создавалась из пустоты, у нас ничего не было. Ни научных школ, ни квалифицированных специалистов, ни научных лабораторий в физическом факультете, ни опыта работы. Все начиналось с нуля. О графене нам стало известно, когда наши соотечественники, Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию по физике за 2010 год за новаторские исследования графена. Для нас эта тема была  совершенно новая. Надо было писать концепцию для создания новой лаборатории. Передо мной был чистый лист бумаги и ручка. В голове также было пусто. Я прошерстила интернет, нашла кое-какую информацию про графен,  написала концепцию для лаборатории. По этой концепции лаборатория «Графеновые нанотехнологии» проектировалась как единый комплекс, начиная от синтеза наноматериалов, исследования их свойств, разработки и создания  наноэлектронных приборов на их основе и их коммерциализации. Для коммерциализации графеновых изделий было создано малое инновационное предприятие (МИП) «Графен».

Коллектив лаборатории состоял из сотрудников физического факультета ЯГУ, аспирантов и студентов. Мы создали дружный коллектив, который все эти годы много и упорно трудился. На данный момент сотрудниками лаборатории опубликовано около 120 статей по графену в научных журналах, из них около 30 статей опубликовано в высокорейтинговых журналах с индексом Q1,2. Получено около 15 патентов.  Выиграно и выполнено 18 грантов, в основном, финансируемых фондами РФФИ, РНФ. Шестеро моих аспирантов стали кандидатами наук. В прошлом 2025 году состоялись две защиты кандидатских диссертаций по исследованию углеродных квантовых точек. Защита диссертации Егоровой Марфы на соискание ученой степени кандидата химических наук состоялась в политехническом институте в городе Томске на диссертационном совете «Нанотехнологии и наноматериалы». Члены совета похвалили ее диссертационную работу и пригласили Марфу через два года на защиту докторской диссертации. Защита диссертации Томской Александры на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук состоялась в Московском физико-техническом институте (МФТИ) на диссертационном совете «Физика конденсированного состояния». Защита диссертации Томской Александры прошла просто блестяще и нас пригласили еще посылать соискателей в их совет».  

Наша справка

Смагулова Светлана Афанасьевна, зав. лабораторией «Графеновые нанотехнологии» кафедры «Радиофизика и электронные системы» Физико-технического института СВФУ.

Научная деятельность Смагуловой С.А. началась с 1973 года сразу после окончания Новосибирского гос. университета. С 1973 года по 1985 год она работала в Институте физики полупроводников (ИФП) СО РАН в лаборатории «Радиационная физика и технология полупроводников». Училась в аспирантуре ИФП СО РАН и в 1983 году защитила диссертацию на соискание степени кандидата физико-математических наук по теме: «Исследование взаимодействия между радиационными дефектами в кремнии».

Смагулова С.А. поступила на работу в ЯГУ в 1994 году. Она заведовала учебно-научной лабораторией «Алмазная электроника» в физико-техническом институте ЯГУ. Смагулова С.А. с 2005 по 2008 год исполняла обязанности декана радиотехнического факультета физико-технического института ЯГУ. В период с 1994 года по 2015 год она читала лекции студентам 4-5 курсов ФТИ: «Основы ядерной физики», «Физика плазмы», «Физическая электроника», спецкурс «Алмазная электроника». Под руководством Смагуловой С.А. защищено 40 дипломных и курсовых работ студентов, 5 магистерских диссертаций.

Шестеро аспирантов Смагуловой С.А. защитили кандидатские диссертации:

1. Неустроев Ефим Петрович защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук в 2000 году в г. Томске по теме «Формирование электрически активных центров в кремнии, имплантированном ионами газов средних и высоких энергий, при отжигах до 1050⁰С»;

2. Николаев Данил Валерьевич защитил диссертацию на соискание степени кандидата физико-математических наук в 2010 году в г. Новосибирске по теме «Электрические свойства структур кремний-на-изоляторе, полученных методом сращивания и водородного расслоения»;

3. Куркина Ирина Ивановна защитила диссертацию на соискание степени кандидата физико-математических наук в 2019 году в г. Москве по теме «Тонкие пленки из суспензии фторированного графена: создание, свойства и перспективы применения»;

4. Васильева Федора Дмитриевна защитила диссертацию на соискание степени кандидата технических наук в 2023 году в г. Томске по теме «Слабо окисленный графен: синтез, свойства и перспективы применения»;

5. Егорова Марфа Никитична защитила диссертацию на соискание степени кандидата химических наук в 2024 году в г. Томске по теме «Исследование влияния условий синтеза на структуру и свойства углеродных точек, полученных гидротермальным и сольвотермальным методами»;

6. Томская Александра Евгеньевна защитила диссертацию на соискание степени кандидата физико-математических наук в 2024 году в г. Москве по теме «Исследование закономерностей формирования люминесцирующих углеродных точек для органических светодиодов».

Смагулова С.А. имеет награждена:

1. Нагрудной знак «За развитие научно-исследовательской работы студентов» Министерства образования РФ от 19.11.2003.
2. Благодарность от Федерального агенства по образовании РФ от 28.09.2006.
3. Нагрудной знак «За заслуги в области науки» Министерство науки по РС(Я) от 28.01.2011.
4. Грамота Правительства Республики Саха (Якутия) за заслуги в области социально-экономического развития республики от 03.02.2017
5. Почетная грамота Министерства науки и высшего образования РФ за значительные заслуги в сфере образования и многолетний добросовестный труд от 02.03. 2021.
6. Почетная грамота Министерства инноваций, цифрового развития и инфокоммуникационных технологий РС(Я) за многолетний добросовестный труд, значительный вклад в осуществлении инновационной научно-исследовательской деятельности, а также с 90-летием физико-математического образования в РС(Я) от 19.12.2024.

Хобби: Любит путешествовать, общаться с детьми, с друзьями.

Мечты: Мечтает создать большой Бизнес-центр, где молодые люди могли бы реализовать свой творческий потенциал.

В России отмечают День российской науки, который в этом году приходится на 8 февраля – воскресенье. Например, в Северо-Восточном федеральном университете имени М.К. Аммосова:

2—8 февраля, 11:00 (ул. Ойунского 27, ауд. 201) — проходит цикл семинаров по актуальным вопросам подготовки и экспертного оценивания диссертационных исследований.

Вчера 4 февраля, 11:00—12:30 (ул. Кулаковского, 48, 4-й этаж, зал «Север», «Точка кипения» СВФУ) — прошла панельная дискуссия «Стратегия технологического лидерства СВФУ». Мероприятие посвящено выработке долгосрочной стратегии, которая позволит СВФУ укрепить позиции как ведущему центру технологического развития Дальнего Востока и Арктики. В ходе дискуссии участники обсудили, как соединить научный потенциал университета с потребностями региональной экономики, подготовить кадры для арктических отраслей и перевести разработки в практическое русло. Необходима предварительная запись. 14:00—16:00 (ул. Кулаковского, 48, 4-й этаж, зал «Север», «Точка кипения» СВФУ) — научная сессия «Создание научных групп СНО СВФУ». На мероприятии обсуждены вопросы взаимодействия и вовлечения научных групп СНО в научно-технологические проекты молодых учёных; механизмы создания условий для командной работы, формирования базы для будущих совместных проектов, грантов и публикаций. Студенты, учёные СВФУ. Контакты: Александр Егоров, e-mail: ormn@s-vfu.ru;

16:00—17:30 (ул. Белинского, 58, Научная библиотека СВФУ, зал «Профессор») — «Кандидатская диссертация с нуля до результата».

Сегодня 5 февраля, 15:00 (ул. Белинского, 58, зал заседаний ученого совета СВФУ, 1-й этаж) — торжественное заседание научно-педагогической общественности СВФУ, посвященное празднованию Дня российской науки; подведение итогов научной деятельности университета за 2025 год; награждение наиболее результативных НПР. Приглашается научная-педагогическая общественность СВФУ, по предварительной записи. Контакты: департамент науки и инноваций.

6 февраля, 10:00—17:00 (ул. Кулаковского 48, Научно-выставочный комплекс СВФУ) — «Научно-выставочный комплекс СВФУ — детям». Расширение общекультурного кругозора посетителей посредством знакомства с экспозицией музея. «Лицом к лицу с прошлым…». Презентация «3D-модели Кердюгенского воина эпохи позднего неолита Якутии». Мастер-класс «Череп из пластилина». В доступной и увлекательной форме познакомить участников с принципами строения черепов млекопитающих, развить пространственное мышление, понимание биологической адаптации и мелкую моторику. Интерактив по словарю С.А. Новгородова. Настольная игра на знание слов (перевод) словаря Новгородова. Историческая викторина. Развитие кругозора и знакомство с особенностями материальной истории Якутии. Открытые двери. Контакты: Вадим Юрьевич Чибыев, e-mail: vu.chibiev@s-vfu.ru;

11:40, возможно изменение по времени — (ул. Белинского, 58, КЦ «Сергеляхские огни») — показ информационно-просветительского фильма «Россия — лаборатория мира». Проект реализован с целью популяризации достижений российской науки через публичное представление учёных, вернувшихся к профессиональной деятельности в России после работы за рубежом, а также иностранных исследователей, выбравших Россию местом своей научной работы. Свободное посещение. Контакты: Александр Егоров, e-mail: ormn@s-vfu.ru;

14:00—15:00 (ул. Ойунского, 27, ауд. № 201) — «Актуальные вопросы диссертационного исследования по филологическим наукам»;

15:00—16:00 (ул. Ойунского, 27, ауд. № 201) — «Актуальные вопросы диссертационного исследования по Наукам о Земле». Приглашаются аспиранты, молодые учёные СВФУ. Контакты: Пётр Николаевич Николаев, e-mail: pn.nikolaev@svfu.ru; тел. +7 (4112) 49-69-66.

Сайт Академии наук Якутии: https://asyakutia.ru/

Подписывайтесь на каналы и социальные сети Академии наук Якутии:

https://t.me/AkademyRepSakha

https://rutube.ru/channel/24490370

https://vk.com/public217206078

Сообщение Уникальная лаборатория: Прорывные исследования будущего появились сначала на Сахалайф.