Со второго курса Александр Чежегов занимается наукой. Помимо учебы на физическом факультете Московского государственного университета он работает в лаборатории нанооптики и метаматериалов МГУ, где занимается исследованиями в области плазмоники, в частности изучением магнитоплазмонных кристаллов — наноструктурированных поверхностей покрытых пленкой магнитных металлов. Ученые лаборатории работают над созданием на их базе высокочувствительного сенсора магнитного поля. Исследователи уже создали прототип такого сенсора и продемонстрировали, что теоретически с помощью данной методики можно достичь чувствительности, близкой к порогу снятия магнитокардиограммы.
В прошлом году студент решил принять участие в треке «Фотоника» Всероссийской студенческой олимпиады «Я — профессионал», а в конце января приехал в Университет ИТМО на зимнюю школу «Тебе решать!». Во время школы молодой ученый не только посещал лекции спикеров, но и принял участие в ПолуХакатоне, в рамках которого студенты со всей России объединялись в междисциплинарные команды и работали над собственными проектами.
«В рамках “ПолуХакатона” нам дали задачу по наноматериалам. Сначала мы планировали работать над трехмерным дисплеем, но потом поняли, что у нас получится не все, что мы хотели бы. В результате мы решили сделать супергидрофобное покрытие солнечных батарей. Этой темой я немного занимался в прошлом и продолжаю заниматься сейчас. Действие покрытия можно объяснить на примере лотоса: представьте лист лотоса, он обладает супегидрофобным эффектом. Если на него капнуть водой, то на поверхности листа образуется капля, которая при этом не впитается и не расплывется по поверхности, — рассказывает Александр. — Разработка таких покрытий нужна для того, чтобы солнечные батареи (кроме того, что ученые, безусловно, работают над задачей увеличения их КПД) легко можно было очищать от грязи».
На обучении в школе студент МГУ обзавелся и новыми контактами. Например, он познакомился с сотрудниками физико-технического факультета Университета ИТМО, а уже после завершения школы решил воспользоваться предложением и приехать на стажировку в Петербург летом. В результате Александр проработал в международном научно-исследовательском центре нанофотоники и метаматериалов целый месяц.
Как строилась работа в Университете ИТМО
В Университете ИТМО Александр работал под руководством аспиранта вуза, сотрудника Научно-исследовательского центра нанофотоники и метаматериалов Фёдора Бенимецкого. Сейчас сотрудники лаборатории ведут работу в рамках мегагранта, посвященного исследованию гибридных состояний света в веществе в низкоразмерных квантовых материалах, которые могут найти применение при реализации оптической передачи информации и оптических вычислений. Руководителями исследования выступают профессор Морис Сколник из Университета Шеффилда и Иван Шелых, руководитель лаборатории «Низкоразмерные квантовые материалы» Университета ИТМО.
В задачи проекта входит в том числе разработка новых сверхбыстрых низкоэнергетических интегральных поляритонных устройств. Накануне в рамках работы по мегагранту международной группе исследователей уже удалось, в частности, получить аналог кристаллической решетки твердого тела из гибридных фотон-электронных квазичастиц — поляритонов. В созданной поляритонной решетке ученые смогли реализовать состояния, при которых энергия частицы не зависит от скорости. При этом геометрию решетки, концентрацию частиц и поляризационные свойства можно регулировать (результаты опубликованы в Physical Review Letters). Подробнее о целях и задачах мегагранта читайте в материале ITMO.NEWS.
«Прежде всего мы занимаемся фундаментальной наукой. Если говорить о практическом применении, то результатом работы нашей лаборатории может стать разработка новых устройств, которые по сравнению с классическими электронными устройствами будут обладать лучшей энергоэффективностью и быстродействием. В рамках мегагранта одной из наших задач является исследование экситон-поляритонов в дихалькогенидах переходных металлов в режиме сильной связи с собственными модами оптических метаповерхностей. Вместе с нами Александр поучаствовал в измерении спектров отражения фотонных структур. Исследуемые структуры интересны тем, что в них поддерживаются высокодобротные оптические моды, информацию о дисперсии которых мы смогли получить из измеренных спектров. Также он попробовал себя в фабрикации двумерных материалов — монослоев диселенида молибдена и графена, — комментирует Фёдор Бенимецкий. — Мне кажется, что такие стажировки полезны для студентов, потому что, когда ты довольно долго работаешь в одной группе над одной темой, глаз замыливается и хорошо бы периодически менять обстановку и смотреть, кто чем занимается вокруг, для расширения кругозора»
Александр Чежегов добавляет, что во время стажировки обладал полной свободой действий. По сути, он просто примкнул к научной группе и работал в темпе ее постоянных участников. Работа в лаборатории начиналась утром и могла закончиться иногда и поздно вечером — все зависело от конкретных задач, над которыми работали ученые.
«Мне удалось посмотреть, как делаются монослои дихалькогенидов переходных металлов, это двумерные пленки, толщиной практически в один слой атомов. Они изготавливаются с помощью метода механического отшелушивания, так же, как и графен. На данный момент мы исследовали монослои MoSe2. Полученный монослой переносится на заготовленный образец, состоящий из оксида кремния, поверх которого находится напыленный слой Ta2O5 в котором протравлена периодическая структура (решетка). В результате получается “нанопирог” из разных материалов и с самым верхним — монослоем. Далее нашей задачей являлось подобрать такую геометрию решетки, чтобы можно было пронаблюдать сильную связь экситона и фотона в полученных образцах. Для этого использовались микроскопия задней фокальной плоскости и методы оптической спектроскопии. Для улучшения наблюдения спектров, измерения проводились при низких температурах, порядка 6-7К», — рассказывает Александр Чежегов.
Кроме того, во время стажировки он успел побывать в Санкт-Петербургском Академическом Университете, с которым сотрудничает Университет ИТМО. Здесь студент познакомился с исследованиями сотрудников центра, особенностью нанесения фоторезистов, а также несколькими новыми методами, которые в будущем он планирует применять и в лаборатории в МГУ.
«В Университете ИТМО я также научился работать с криостатом, с низкими температурами, с этим мы также пока не работаем в нашей лаборатории, — добавляет Александр. — Кроме того, мне понравилась атмосфера в лаборатории, здесь очень молодой, энергичный коллектив. Сотрудники очень дружны и постоянно проводятся групп-митинги, что, на мой взгляд, является хорошей практикой»
Перспективы
Вернувшись в МГУ, Александр прочитает семинар о проделанной работе. Если исследования и их результаты заинтересуют коллег, то он собирается продолжить работу в рамках начатого направления. В целом же в дальнейшем студент планирует продолжать заниматься наукой и поступать в магистратуру, а затем и в аспирантуру. Правда, какое конкретно направление выбрать — фундаментальные исследования или прикладные аспекты — пока не решил.
«Здесь, в Университете ИТМО я в большей степени работал в области фундаментальной науки, у себя в Москве я больше работаю с прикладными исследованиями. Сейчас интересно заниматься как первым, так и вторым, поэтому какой аспект выбрать в дальнейшем — я пока для себя точно не определил. Но в целом мне хотелось бы, чтобы наука всегда была тесно связана с индустрией. Сейчас индустрия не очень заинтересована в фундаментальных исследованиях. Хотелось бы, чтобы в будущем ситуация менялась», — говорит он.
