Участник программы ITMO Fellowship Илья Аношкин — о нанотрубках на терагерцовых частотах и отличиях в работе за рубежом

В будущем терагерцовые технологии помогут точнее проводить анализы крови и пользоваться Интернетом на новых скоростях. Все благодаря использованию наноматериалов. Один из ведущих исследователей в этой области Илья Аношкин приехал преподавать в Университете ИТМО по программе ITMO Fellowship. Несмотря на успешный опыт работы в Финляндии и Швеции, он очень нехотя называет себя ученым. ITMO.NEWS встретился с Ильей и расcпросил о будущих технологиях и особенностях работы в первом неклассическом.

Илья Аношкин

Основной предмет изучения Ильи Аношкина — химия углеродных наноструктур, таких как нанотрубки. Проще говоря, это углерод, свернутый в цилиндр. По использованию и химическим свойствам трубки очень похожи на материал графен, за исследование свойств которого русские ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию в 2010 году.

«Нанотрубки можно назвать длинными нанопроводами, которыми можно подключить все что угодно, объясняет Илья. — Например, «железо» наших смартфонов связана с экраном именно ими. По сравнению с относительно простым графеном у нанотрубок шире возможности варьирования электронных свойств. В зависимости от степени закручивания, диаметра и дефектности они обладают большей или меньшей химической активностью. Комбинируя материалы или воздействуя на них разными химическими веществами, можно получать очень широкий набор свойств».

Нанотрубки сейчас используют в полимерах для воздействия на разнообразные свойства материалов. Например, увеличить прочность, увеличить электропроводность, сделать материалы устойчивыми к попаданию молний. Но, по словам Ильи, это слишком простые научные цели. Прямо сейчас исследователь использует нанотрубки в электронике на терагерцовых частотах. Его недавняя работа с сотрудником Университета ИТМО Михаилом Ходзицким была посвящена использованию материала на частотах от сотни гигагерц до одного терагерца. Это гораздо выше, чем современный 5G.

Углеродная нанотрубка. Источник: defence.ru
Углеродная нанотрубка. Источник: defence.ru

Об исследованиях в Университете ИТМО: терагерцовые частоты и новое поколение сетей

Илья Аношкин проводит исследования  в лаборатории «Терагерцовая биомедицина», в которой трудятся студенты, отмеченные наградами от Правительства Санкт-Петербурга и премиями международных научных обществ IEEE и SPIE: Егор Литвинов, Максим Масюков, Александр Чернядьев и Петр Демченко.  Последний уже второй семестр подряд входит в  топ-10 обучающихся по результатам конкурса повышенных стипендий за научную и учебную деятельность.

Команда исследует управление свойствами нанотрубок в терагерцовых частотах. В рамках экспериментов молодые ученые Университета ИТМО обнаружили, что при облучении тонких слоев нанотрубок мощным излучением на длине волны 980 нм у материала изменяется проводимость в терагерцовом диапазоне частот: уменьшаются потери в материале и увеличивается диэлектрическая проницаемость нанотрубок.

Результаты эксперимента открывают широкие перспективы для дальнейших исследований рабочей группы. Их главная цель создание новых устройств с перестраиваемыми характеристиками для применения в биомедицине, системах безопасности и беспроводной связи. Фильтры, поляризаторы и поглотители, необходимые в терагерцовых технологиях, можно будет заменить на один прибор, способный менять характеристики при внешнем воздействии.

Илья Аношкин. Рисунок: Дмитрий Лисовский
Илья Аношкин. Рисунок: Дмитрий Лисовский

«Кроме того, результаты нашего исследования приведут к передачи данных на более высоких частотах. Мы получим новое поколение сетей. Когда-то сети Wi-Fi работали на частоте 2, 56 ГГц, сейчас — на 5, 12 ГГц, а наши будут работать на частотах 100 ГГц и выше. Чем выше несущая частота, тем больше информации можно вместить в информационный пакет», — рассказывает о целях рабочей группы магистрант Петр Демченко.

Исследователи также хотят использовать тонкие слои нанотрубок как компактные приемники и генераторы терагерцового излучения. Сотрудники и студенты Университета ИТМО будут первыми в этой научной области.

Другой неожиданный результат, к которому пришел Илья Аношкин вместе с рабочей группой, касается управления свойствами нанотрубок при воздействии света. Исследователи научились управлять временем задержки прохода сигнала через волновод с нанотрубками и диаграммой направленности излучения. Полученную технологию можно использовать для улучшения работы мобильных телефонов или систем сканирования длявоенных целей. Но это, заверяет Илья, дело далекого будущего.

Цикл открытых лекций Ильи Аношкина «Углеродные наноматериалы в фотонике и электронике»
Цикл открытых лекций Ильи Аношкина «Углеродные наноматериалы в фотонике и электронике»

Сейчас основной интерес ученого это использование терагерцового диапазона частот в целяхповышения максимальной скорости передачи данных и создания биосенсоров.  СВЧ диапазон, которым Илья занимался в Швеции и Финляндии, мог проникать во все тело и таким образом помогать в поиске запрещенных предметов и других целях. Используя терагерцовый частотный диапазон, можно пойти дальше и проводить химический анализ материалов. К примеру, брать анализ крови и искать зараженные клетки.

О причинах вернуться на родину и работе за границей

Год назад Илья Аношкин получил предложение участвовать в Молодежном российско-китайском симпозиуме по оптике и фотонике CROPS 2017 Университета ИТМО, где он в течение дня вел мастер-классы для студентов и сотрудников вуза и показывал приборы из Шведского королевского технологического института. Затем исследователь узнал о программе ITMO Fellowship и подал заявку.

Молодежный российско-китайский симпозиум по оптике и фотонике CROPS 2017
Молодежный российско-китайский симпозиум по оптике и фотонике CROPS 2017

«Если честно, хочется сделать что-то для России, — объясняет причину переезда Илья Аношкин. — Надоело работать на иностранцев. Перспективы остаться там на постоянной основе, конечно, существуют, но мне эти возможности кажутся ограниченными. Допустим, я не могу стать генеральным директором какой-нибудь компании в Швеции — там должен быть швед. Так почему бы не стать директором здесь? Может быть, я открою свою собственную лабораторию в России и буду брать на работу студентов ИТМО».

Кроме того, добавляет Илья, с соотечественниками работать проще и понятней. Недопонимание усложняет работу с любыми иностранцами. В Швеции, например, он работал в команде с китайцами, украинцами и итальянцами.

В Университете ИТМО, добавляет Илья Аношкин, работа построена очень динамично. Решения и процессы происходят гораздо быстрее, чем в Швеции и Финляндии. К примеру, за рубежом для открытия проекта или гранта нужно ждать полгода, еще год согласовывать идею и собирать группу, борясь с бюрократией. На родине, отмечает исследователь, пока все происходит быстрее.

Цикл открытых лекций Ильи Аношкина «Углеродные наноматериалы в фотонике и электронике»
Цикл открытых лекций Ильи Аношкина «Углеродные наноматериалы в фотонике и электронике»

Об участии в программе ITMO Fellowship

Участие в программе приглашенных преподавателей предполагает чтение лекций. В лаборатории «Терагерцовая биомедицина» Илья читает курс открытых лекций по теме «Углеродные наноматериалы в фотонике и электронике». Он уже читал похожий курс в Финляндии, но тогда он состоял из химии и анализа, а сейчас ученый рассказывает о полном цикле исследования: от производства и квалификации материалов до методов анализа и применения. Участники курса проводят лабораторные работы и получают практические навыки работы с реальными нанообъектами.

«Я отношу себя к практическим, скажем так, начинающим, ученым — химия, химическая физика и методы анализа невозможны без практики. Не хочу называть себя полноценным ученым, потому что еще не настолько опытен. Насколько я знаю, в ИТМО работают очень много молодых профессоров. В других научных заведениях в России, с которыми я работал, средний возраст профессоров колеблется от 50 до 60 лет, и попадаются ситуации, когда они рассказывают одно и то же 20 лет подряд без изменений. У молодых преподавателей больше желания и сил идти в ногу со временем. Я, например, меняю свой курс лекций каждый год, чтобы соответствовать современным исследованиям», — заключает Илья.

Архив по годам:
Пресс-служба