Про це в ексклюзивному інтерв’ю «Версіям» розповів Віктор БРУС – один з найперспективніших молодих науковців-фізиків в Україні
У 25 років він став кандидатом технічних наук, а нині 27-річний науковець інтенсивно працює над докторською дисертацією. У його доробку – більше сотні наукових робіт, більшість з яких оприлюднена у провідних, авторитетних наукових журналах світу. 2012 року він став одним із 25 переможців міжнародного конкурсу «GreenTalents», організованого Міністерством освіти та наукових досліджень Німеччини. Заявки на участь подали понад 400 молодих учених з 69 країн світу.
Асистент кафедри електроніки і енергетики Інституту фізико-технічних та комп’ютерних наук ЧНУ ім. Федьковича Віктор БРУС розповідає про свій досвід роботи із закордонними колегами, розмірковує, чи можливий розвиток альтернативної енергетики в Україні та ділиться новаторськими ідеями в галузі електроніки та оптоелектроніки, які пропонують чернівецькі фізики.
«У наших дослідженнях найбільше зацікавлені зарубіжні вчені»
–На сьогодні головний напрямок роботи нашої наукової групи – дослідження сонячних елементів, які перетворюють світлову енергію на електричну.
Нині світ турбує проблема пошуку новітніх джерел енергії. Традиційні – обмежені, часто їх дуже складно отримувати. відтак вони дорогі. Тож головні свої зусилля ми зосередили на фотовольтаїці (методі вироблення електричної енергії шляхом використання фоточутливих елементів для перетворення сонячної енергії на електрику). Ми шукаємо нові матеріали і структури на основі напівпровідникових матеріалів. Скажімо, якщо традиційні сонячні елементи та фотодіоди виготовляють на основі кремнію, лише змінюючи тип провідності, то ми напиляємо тонкі плівки різних матеріалів на різні напівпровідникові підкладки і таким чином створюємо так звані гетероструктури.
Результати наших досліджень оприлюднені в наукових журналах світу з високим рейтингом – «Applied Physics Letters», «OrganicElectronics», «SolarEnergy», «SemiconductorScienceandTechnology», «OpticalMaterials», «AppliedOptics», тощо. Найбільше ними цікавляться колеги з-за кордону, де й в подальшому відбувається перехід від експериментальних зразків до масового виробництва. На жаль, в Україні нині цей проміжний етап відсутній. І над цим ще потрібно працювати.
В науковому світі так: якщо публікація хороша, вона притягує науковців з усього світу.
Результат досліджень не обов’язково одразу перейде у масове виробництво. Це тривалий і складний процес, який передбачає низку публікацій і співпрацю з іншими науковими інститутами.
Наша кафедра інтенсивно співпрацює із багатьма провідними науковими закладами. Це Інститут фотоніки та оптоелектроніки у Празі, Гельмгольц-центр матеріалів та енергії у Берліні, Інститут прикладного матеріалознавства в Сингапурі, Лабораторія Алана Хігера (Нобелівського лауреата з хімії 2000 року), Каліфорнійський університет у Санта Барбарі. Проводимо спільні дослідження і з Московським державним університетом. Ми досліджуємо їхні зразки, даємо певні рекомендації на покращення сонячних елементів, передаємо наші результати для перевірок та уточнень. Це дуже правильний хід – кооперація із зарубіжними колегами, що надає нам можливості для обміну досвідом та досліджень на більш сучасному обладнанні, яке нам недоступне для придбання.
«В Україні є всі умови для використання альтернативних джерел енергії»
– Якщо зважати на географічне розташування України та середньорічну кількість сонячної енергії на одиницю площі, то у нас є всі умови для використання джерел сонячної енергії. Ці умови навіть кращі, ніж у Німеччині, де сонячні елементи масово використовуються як у промисловому, так і у приватному секторі.
У нас був введений так званий «зелений тариф», який передбачає купівлю державою електроенергії з альтернативних джерел за ціною, вищою, порівняно з ринковою, яка існує для споживачів електроенергії, виготовленої на традиційних електростанціях. Такий закон, само собою, стимулює розвиток сонячної енергетики.
В Україні ця галузь тільки почала розвиватися. Зокрема, у Криму були побудовані потужні сонячні електростанції на основі класичної технології кремнієвих сонячних елементів.
Але, на мою думку, закон про зелений тариф має не лише надавати можливості значним гравцям на енергетичному ринку для створення альтернативних джерел енергії, але й продавати сонячну електроенергію за вигідною ціною приватним особам. Звісно ж, існують певні проблеми для реалізації такого підходу, однак вони вже давно вирішені в інших країнах, приміром, у тій же Німеччині чи Болгарії. Кожна людина, яка встановила приватну сонячну батарею чи вітряк і має надлишок електроенергії, має бути заохоченою державоюзалучити їх до загальної мережі.
В Україні слід формувати саме таке ставлення до альтернативної енергетики.
Звичайно, використання джерел альтернативної енергії не дешеве, тому населенню мають надаватися безвідсоткові кредити або ж кредити під низькі відсотки, які частково відшкодовувалися б із держбюджету. Окрім того, приватним особам, які встановлюють вітряки не іноземного, а вітчизняного виробництва, мають надаватися переваги. Це стимулювало би не тільки поширення альтернативних джерел енергії, а й їхнє виробництво, що дасть поштовх співпраці між науковцями та виробниками.
«Олівець на напівпровіднику» – креативна ідея чернівецьких фізиків
–Ми постійно перебуваємо в пошуку унікальних, нових, а головне дешевих технологій виготовлення різного роду приладів електроніки та оптоелектроніки. І доволі успішно. Нещодавно ми опублікували статтю в журналі «AppliedPhysicsLetters», у якій запропонували нову концепцію оптоелектронних приладів – «олівець на напівпровіднику». Вона полягає у виготовленні електронних та оптоелектронних приладів із використанням нарисованих плівок графіту. Це матеріал із високою провідністю, який у поєднанні з іншими напівпровідниковими матеріалами дає нові структури.
Такі структури дуже дешеві й можуть виготовлятися «у польових умовах»: варто просто нанести олівцем графітову плівку на напівпровідникову підкладку – і у вас готова структура, яка працює як діод або фотодіод. Коротко кажучи, ви просто малюєте прилад. Технологія подібна до сучасних 3D-принтерів. До того ж, структури на основі графітових плівок мають стабільні параметри й можуть працювати в умовах високих рівнях вологості, температури, радіації. Це нині дуже актуально, оскільки навіть надсучасні роботи, які приміром використовувалися під час аварії на Фукусімі, виготовляються на основі кремнію. А кремнієва електроніка не може працювати під впливом радіації тривалий час і виходить з ладу. Якщо ж замінити кремнієві структури на радіаційностійкі, зокрема на основі нарисованих графітових плівок, можна підвищити тривалість роботи приладу.
Концепція «олівець на напівпровіднику» – це виключно наші новації, що характеризує нас як активну кафедру, що пропонує нові, свіжі та креативні ідеї в науці. І хоча цій концепції менше місяця, ми впевнені, що незабаром її підхоплять закордонні партнери, оскільки у цьому напрямку ще дуже багато можливостей для подальших досліджень і застосування.
«У Німеччині держава витрачає значні кошти на фінансування наукових програм для молодих учених»
– Два роки тому я став переможцем міжнародного конкурсу серед молодих учених «GreenTalants 2012», який передбачав двотижневу поїздку науковими закладами Німеччини та трьохмісячне наукове дослідження. Ми мали можливість зустрітися із провідними вченими й проводити дослідження під їхнім керівництвом в обраному закладі.
Три місяці я працював у науковій групі Норберта Нікеля, професора, заступника директора Інституту кремнієвої фотовольтаїки «Гельмгольц-центру» в Берліні. Звісно, це дало мені гарний досвід, можливість провести дослідження на новому сучасному обладнанні й спілкуватися із закордонними колегами.
Німці дуже дивуються нашому підходу до роботи. Наші науковці можуть охоплювати кілька етапів досліджень: від ідеї до технологічного виготовлення, вимірювання, аналізу. У них учені спеціалізовані більш вузько. Один вимірює, інший отримує матеріали, третій досліджує їхні властивості. Ми ж вимушені бути готовими до різних наукових проектів, тож наша кафедра готує фахівців широкого профілю. Це дало мені змогу на рівні спілкуватися німецькими як фізиками, так і хіміками.
У Німеччині держава витрачає значні кошти на фінансування наукових програм для молодих вчених. В першу чергу їхня мета – популяризація наукових досягнень, налагодження співпраці між ученими. Головна вимога – високий професійний рівень і знання англійської мови. Закордонні наукові інститути зацікавлені в українських науковцях і запрошують їх на роботу. Серед них і багато випускників нашого інституту.
В інтерв’ю німецькому журналу «DeutscheWelle» мене запитали, чи бажаю я жити і працювати в Німеччині, на що я відповів: «Однозначно – ні». Співпрацювати з німецькими вченими – так, але жити й працювати лише в Україні. Тут моя земля, мої рідні та близькі. Кожна людина сама обирає свій шлях.
Наразі я подав заявку на грант від Фонду Гумбольдта і, якщо пощастить, планую на два роки поїхати до «Гельмгольц центру» для проведення досліджень на більш сучасному обладнанні та, в першу чергу, збирання матеріалу для своєї докторської дисертації.
Руслан КОЗЛОВ, «Версії»
Наукову думку спинити неможливо
– Дослідження будуть проводитися за будь-якого фінансування. Головна задача нашої кафедри – запропонувати нову ідею, те, чого у світі ще немає. Ми створюємо прилади, покращуємо їхні параметри і, якщо виникає попит, готуємо їх до виробництва.
На жаль, нині в Україні залишилося дуже мало заводів. За радянських часів тільки в Чернівцях діяли чотири великі заводи напівпровідників. І ми готували спеціалістів для цих заводів.
Тепер же результати досліджень наших науковців реалізує той, хто більш підприємливий. Скажімо, в Радянському Союзі наука була дуже розвинена, особливо у військовій сфері. А от у Японії – ні. Зате японці усі результати досліджень, на які витрачали кошти Радянський Союз і США, впроваджували у виробництво і отримували навіть кращі технічні прилади, ніж у обох країнах. Тобто ми проводимо дослідження, якими користується весь світ. А кого зацікавить, той і впроваджує їх у життя…
Павло МАР’ЯНЧУК, професор, доктор фізико-математичних наук, завідувач кафедри електроніки і енергетики Інституту фізико-технічних та комп’ютерних наук Чернівецького національного університету ім. Ю. Федьковича
