Леонід ПОНОМАРЕНКО – фізик українського походження, співавтор  найміцнішого й найтоншого матеріалу – графену

У 2010 році група дослідників отримала за це відкриття Нобелівську премію

 

Що означає бути британським ученим.

«Британські вчені винайшли кухоль для лівшів» – це типовий анекдот про англійських науковців. Але насправді бути вченим у Британії – поважно. Як триває робочий день британського науковця, скільки він працює, що читає і чим цікавиться? Такі запитання я поставив 47-річному фізику Леоніду Пономаренку. Українець за походженням, він є співробітником Ланкастерського університету і громадянином Британії.

 

«Бачу світ крізь фізичні явища й нікуди від цього дітися не можу»
Як триває робочий день британського вченого.  У мене немає стандартного графіка, і моє життя помітно відрізняється в ті періоди, коли я навчаю і коли роблю дослідження. Крім наукової роботи, вчені, що працюють в університеті, мають навчати студентів. Якщо відпрацьовувати всі обов’язкові години поспіль, набереться близько 4 місяців навчальної роботи на рік.
Дружина вважає, що я дуже багато часу проводжу на роботі, а я б волів  проводити трохи більше. Здебільшого мій робочий день починається о 9.00 і закінчується о 19.00. Коли не було дитини, я дозволяв собі ще й у вихідні часто працювати, зараз я це роблю, тільки якщо якісь «дедлайни».
Узагалі-то день науковців не нормований. Якщо бути чесним, то вчений працює і вдень, і вночі, і навіть коли спить.
Ви, напевне, знаєте історію про Менделєєва, якому нібито наснилася таблиця хімічних елементів. Але це було не так, що він пішов увечері спати і вранці прокинувся із готовою таблицею. Насправді відомо, що він був дуже-дуже близький до відкриття періодичного закону й був такий збуджений, що два тижні фактично не міг спати. Якогось моменту сили його покинули і він заснув. І тоді всі його ідеї викристалізувалися, а прокинувшись, він побачив свою таблицю.
Я цілком уявляю собі цю ситуацію: і в мене було кілька випадків у житті, коли я не міг спати вночі, бо працював над чимсь цікавим.
Якщо у мене немає лекцій, я приходжу вранці до своєї лабораторії і мій день починається з перевірки результатів експериментів (які тривали вночі в автоматичному режимі). Отримані дані є «сирими» й потребують обробки та аналізу. Є такий вислів – «нитка Аріадни». Це коли ти знаєш, куди треба йти, але треба знайти оту малесеньку ниточку, потягнути за неї – і ти дійдеш кінця. Найцікавіший момент дослідження – це коли ти вхопився за таку ниточку і за нею йдеш. Це справжній науковий кайф.


Дещо про досліди.
Моє обладнання складається практично з кріостату з надпровідним магнітом. У ньому я створюю низькі температури. Найнижча, яку я можу створити, – це приблизно 1 градус Кельвіна (-272,15 градуса за Цельсієм. Нагадаємо, що температура абсолютного нуля – 0 градусів за шкалою Кельвіна або -273,15 за Цельсієм – ред.), а найвища – +400 за Кельвіном, це вище, ніж температура кипіння води. Використовую також досить великі магнітні поля – 15 Тесла (для порівняння: сувенірний магніт для холодильника створює поле близько 5 мТл, відхильні дипольні магніти Великого адронного колайдера – від 0,54 до 8,3 Тл – ред.).
Здебільшого я вивчаю електронні властивості графену. Вимірюю опір зразків як функцію інших параметрів – температури, магнітного поля. Якщо все це скласти разом, вийде багатовимірний простір параметрів. Цей простір дуже обширний, і якщо вимірювати все поспіль, це візьме дуже багато часу. Частково я вирішую це тим, що мої експерименти тривають і вночі. Але треба чітко складати план експериментів, бо виміряти все неможливо.

Керівництво для науковця.
Формально в мене немає керівника, у мене є начальник департаменту, по-нашому це буде, мабуть, декан фізичного факультету. Але він є адміністративним начальником, ніхто не може рекомендувати мені, що я маю досліджувати та скільки часу на це витрачати.
Більш того, в мене є особливий статус. Я є «Royal Society University Research Fellow»: найближчий переклад – це «Стипендіат Королівського товариства». Це дуже престижна стипендія. Вона, власне, була придумана Королівським товариством, щоби дати можливість науковцям, які довели, що вони дуже активні в дослідженнях, сконцентруватися саме на дослідженнях. Щоби їм давали менше педагогічного чи адміністративного навантаження.
Фактично Королівське товариство платить мені зарплату. І хоча я перебуваю в штаті Ланкастерського університету, головна частина моєї зарплати йде від них. Цю стипендію я отримав на 5 років. Наступного року вона закінчується, і я буду намагатися її подовжити – є можливість отримати це ще на 3 роки.

Як оцінюється робота вченого.
Є мінімальні вимоги від університету, за якими я маю вдосконалюватися й проходити певні курси. Зрозуміло, що я навчаю також студентів. До речі, в Англії дуже важливо отримати добрий feedback від студентів. Тобто не тільки викладачі виставляють оцінки студентам, а й навпаки. В нашому департаменті до цього ставляться досить серйозно, і якщо твої оцінки від студентів погані, то починаються різні прикрості. Поки що студенти мною задоволені.
Щодо Королівського університету, то він вимагає 1 раз на рік електронний звіт. Суть його в тому, що я йду на сайт та заповнюю форму – скільки статей написав, чи отримав якісь премії, скільки в мене студентів, чи давав я інтерв’ю журналістам. В Англії, до речі, дуже важлива взаємодія журналістів з ученими. Один з показників успішності вченого – це кількість публікацій.
Як оцінити науковий внесок ученого.
Це дуже суб’єктивна річ, і кожний може мати власну оцінку. Один з об’єктивних параметрів оцінки – наскільки твоя робота цитується. Ще один параметр, за яким вимірюється успішність ученого, – скільки грошей він приносить департаменту у вигляді грантів. З одного боку, особливих санкцій, якщо не приносиш гранти, не передбачено. Але якщо ти приносиш багато грошей, це привід піднятися на наступну сходинку кар’єрної драбини.
Загалом, якщо говорити про кар’єру, то є 4 параметри, які ти маєш задовольняти, щоб піднятися наступною сходинкою: публікації, гранти, педагогічна та адміністративна робота. Якщо один з них відсутній, то в нашому університеті просунутися практично неможливо. Звісно, я стараюсь брати мінімальне адміністративне навантаження, щоби не відволікатись від наукової праці.

 

Кар’єрні сходинки в Англії.
Найвищий рівень – це професор (або повний професор), сходинкою нижче – senior lecturer або senior lecturer reader. Як правило, «reader» – це той самий рівень, але більш сконцентрований на науці, власне, я таким і є. Далі йде «лектор» – це найнижча сходинка для людей з постійним контрактом. Далі йдуть «постдок» і «аспірант». У них контракти тимчасові, і вони мають сильно думати, де знайти наступний контракт, куди поїхати, до якого місця, до якого університету.

Як починається кар’єра науковця.
На початку моєї кар’єри як аспірант я жив у Амстердамі майже 5 років – від 2000-го по 2005 рік. Я знімав кімнату, зарплата була не дуже велика, але, як на мене, після Москви цілком комфортно. Коли я переїхав до Манчестера, зарплата моя стала трохи вищою.
«Постдоком» я був 8 років. Мій перший контракт був на рік. Загалом контракти не видаються на тривалий термін. Другий контракт був теж на рік, потім два на півроку, потім ще на рік. Коли загальний термін моїх контрактів досяг 4 років, за англійськими законами тимчасовий контракт перетворюється на постійний. Але тут є свої нюанси, бо, незважаючи на постійний контакт, зарплата прив’язана до конкретного гранту, і щойно закінчується грант, закінчується і робота.
Звісно, кожний науковець прагне посісти постійне місце в університеті чи іншому науковому закладі. Тоді, наприклад, можна взяти кредит у банку й купити будинок, а виплачувати проценти за кредитом – суттєво дешевше, ніж орендувати житло.

Зарплата науковця.
Вона трохи більша, ніж середня зарплата у країні. Загалом науковці в Англії вважаються людьми цілком забезпеченими, але зрозуміло, що не багатими. Вони можуть собі дозволити те ж, що і середній клас: купити будинок та машину, послати дітей до приватної школи. Життя досить зручне, я б казав.

Особисте життя та інтереси.
Між аспірантурою та першим контрактом я встиг одружитися, і вже в Англії у нас народилася перша дитина. Моя дружина теж із Буська (містечко у Львівській області – ред.), за фахом лікар. Але в Англії вона не працює, бо екзамени, які треба скласти, щоби підтвердити свою кваліфікацію, дуже складні.
Зараз весь свій вільний час я бавлюся з сином, якому 1,5 року. Щойно я приходжу з роботи, моя дружина може спокійно зітхнути і сказати: ну все, зараз твій час.
Я мало часу проводжу в соцмережах. За натурою я інтроверт, якомога менше виставляю постів, і ви не знайдете мене у ФБ під реальним ім’ям. По телевізору дивлюсь тільки художні фільми. Новини мені тяжко дивитися, бо диктори дуже повільно говорять, як на мене.
Час від часу читаю українські новини. В основному «Українську правду» і деякі посилання, які мені друзі у Фейсбуці перекидають. Британською політикою  цікавлюсь ще менше, ніж українською. Щоправда, я можу на неї впливати: у мене є британський паспорт, і я чемно ходжу на вибори щоразу.
Щодо книжок, окрім спеціальної літератури, читаю в основному класику. Час від часу читаю українську літературу: Андруховича, Забужко, Сергія Жадана.

Погляди на світ.
Я бачу світ через фізичні явища. Якщо я дивлюсь на світло лампи, то бачу струм, який тече через лампочку і нагріває спіраль, коли вона починає випромінювати електромагнітні хвилі. Я собі це чітко уявляю – й нікуди від цього дітися не можу.
Загалом я намагаюся не думати багато про цей світ, бо можна збожеволіти, якщо занадто серйозно до цього ставитися. Я намагаюся отримувати задоволення від того, що я роблю, і за можливості «не брати тяжкого в руки, а дурного в голову».

Лікбез «Версій»

Чим цікавий графен. У кожної епохи є власне ключове відкриття, яке задає темп й напрямок прогресу на багато років уперед.

Нещодавно компанія Samsung оголосила, що її науковці відкрили недорогий спосіб масового виробництва графену. Що ж таке графен і чому його прийнято називати «матеріалом майбутнього».

Графен – це двовимірна алотропна форма вуглецю, в якій об’єднані в гексагональну (шестикутну) кристалічну решітку атоми утворюють шар в один атом завтовшки. Графен відкритий 2004 року двома вихідцями з Росії – Андрієм Геймом і Костянтином Новоселовим, які, як це часто буває, не змогли реалізувати свій науковий потенціал у рідній країні і поїхали працювати відповідно до Нідерландів і Великобританії. За відкриття графену Гейм і Новосьолов 2010 року отримали Нобелівську премію з фізики.

Надзвичайні властивості графену обіцяють йому блискуче майбутнє. Ми перелічимо тільки деякі з цих властивостей, максимально цікавих, на наш погляд.

1.Механічна міцність. Графен має дуже високу міцність. Лист графену площею в один квадратний метр (і, нагадаємо, лише в один атом завтовшки!) спроможний утримувати предмет масою 4 кілограми. Через двовимірну структуру графен є дуже гнучким, що в майбутньому дозволить використовувати його, наприклад, для плетіння ниток (при цьому тоненька графенову «мотузка» за міцністю буде аналогічною товстому й важкому сталевому канату). До того ж, за певних умов графен здатний сам «заліковувати» «дірки» у своїй кристалічній структурі.

2.Електро- й теплопровідність. Дуже висока провідність електрики і тепла робить графен,  із його гнучкістю та повною оптичною прозорістю, ідеальним для застосування в різних електронних пристроях. У поки що експериментальних сонячних батареях графен замінив порівняно дорогий селенід індію. До того ж, «графенові» сонячні батареї більш ефективні.

3.Гнучкість. Ще одне ймовірне застосування графену – гнучка електроніка, зокрема, гнучкі дисплеї. Нині в екранах (як рідкокристалічних, так і OLED) як прозорий провідник використовується відносно дорогий і при цьому крихкий оксид індію-олова. Відтак висока міцність і гнучкість графену роблять його ідеальним «кандидатом» на заміну. Широке поширення графену надасть потужний стимул розвитку переносної електроніки, бо дозволить вбудовувати чіпи в одяг, папір та інші повсякденні речі.

  1. Мініатюрні розміри. Графен відкриває широкі можливості з мініатюризації електроніки. Наприклад, класичний кремнієвий транзистор не можна зменшувати нескінченно. Водночас транзистори, у яких використовується графен, можна зробити дуже малими без втрати корисних властивостей. Компанія IBM вже оголосила про створення інтегральних схем на основі графенових транзисторів, які, крім усього, здатні безперебійно працювати при температурах до 128 градусів Цельсія.
  2. Фільтрувальні властивості. Графенова плівка є чудовим фільтром для води, бо пропускає молекули води і затримує всі інші. На майбутнє це напрямок для здешевлення опріснення морської води. Кілька місяців тому компанія Lockheed Martin представила графеновий фільтр для води під назвою Perforene, який, за твердженням виробника, на 99% знижує енергетичні витрати на опріснення.

Нарешті, не можемо не зазначити, що благодійний Фонд Білла й Мелінди Гейтс торік виділив 100 тисяч доларів гранту на «розробку нових композитних еластичних матеріалів для презервативів, що включають наноматеріали типу графена».

У сухому залишку

У кожної епохи є свій ключове відкриття, яке задає темпи і напрямок прогресу на багато років вперед. Наприклад, металургія стала основою промислової революції, а винахід напівпровідникового транзистора в XX столітті зробив можливою появу сучасного світу в тому вигляді, яким ми його знаємо. Чи стане графен таким диво-матеріалом XXI століття, який дозволить створювати пристрої, про які ми зараз і не здогадуємося? Цілком може бути. Поки ж нам залишається з цікавістю стежити за дослідженнями в цій галузі.

 

 

 

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *