Стипендия Президента РФ была учреждена в 2012 году. Кандидатами на назначение стипендии могут быть молодые ученые (в возрасте до 35 лет) и аспиранты, которые, помимо прочего, имеют опубликованные научные труды в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, отражающие основные научные результаты их работы, а также осуществляют перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики.
В рамках конкурса предусмотрена поддержка ученых, ведущих свою деятельность в рамках пяти направлений:
- Энергоэффективность и энергосбережение, в том числе вопросы разработки новых видов топлива;
- Ядерные технологии;
- Космические технологии, связанные с телекоммуникациями, включая и ГЛОНАСС, и программу развития наземной инфраструктуры;
- Медицинские технологии, прежде всего диагностическое оборудование, а также лекарственные средства;
- Стратегические информационные технологии, включая вопросы создания суперкомпьютеров и разработки программного обеспечения.
Всего заявки на конкурс в прошлом году подали 2448 молодых ученых со всей страны, из них были выбраны 575 победителей (по всем пяти направлениям). Наиболее популярным стало направление «Энергоэффективность и энергосбережение, в том числе вопросы разработки новых видов топлива», на которое поступило 943 заявки. В тройке лидеров также оказались разделы «Медицинские технологии, прежде всего диагностическое оборудование, а также лекарственные средства» (783 заявки) и «Стратегические информационные технологии, включая вопросы создания суперкомпьютеров и разработки программного обеспечения» (433 заявки).
Среди обладателей стипендий Президента РФ на 2018-2020 годы — 11 молодых ученых и аспирантов Университета ИТМО. Победителями конкурса стали научные сотрудники центра «Информационные оптические технологии» Александр Литвин и Сергей Черевков (в разделе «Энергоэффективность и энергосбережение, в том числе вопросы разработки новых видов топлива»), аспирант кафедры нанофотоники и метаматериалов Сергей Ли (в разделе «Космические технологии, связанные с телекоммуникациями, включая и ГЛОНАСС, и программу развития наземной инфраструктуры»), аспирант кафедры оптической физики и современного естествознания Анастасия Вишератина, сотрудник кафедры Юлия Громова и научный сотрудник кафедры нанофотоники и метаматериалов Михаил Зюзин (в разделе «Медицинские технологии, прежде всего диагностическое оборудование, а также лекарственные средства»). Также пятеро участников конкурса победили в разделе «Стратегические информационные технологии, включая вопросы создания суперкомпьютеров и разработки программного обеспечения»: научный сотрудник кафедры нанофотоники и метаматериалов Дмитрий Пермяков, аспиранты кафедры Иван Синев, Екатерина Тигунцева и Никита Олехно, сотрудник Международного научного центра «Нелинейные и адаптивные системы управления» Константин Зименко.
О своих исследованиях молодые ученые рассказали ITMO.NEWS.
Александр Литвин, научный сотрудник Центра «Информационные оптические технологии»
Тема: «Исследование взаимодействия квантовых точек и полупроводниковых плазмонных нанокристаллов для применения в органических фотовольтаических элементах»
Первые работы по теме исследования начались около двух лет назад. Именно тогда появилась идея использовать новый тип плазмонных нанокристаллов для усиления оптических откликов от светоизлучающих квантовых точек ИК диапазона. Поскольку изучение их взаимодействия осложняется целым рядом факторов, лишь спустя время удалось добиться значительного усиления фотолюминесценции. Это мотивировало дальнейшее использование такой системы, уже для более эффективного использования солнечного света.
Уникальность такой системы в том, что здесь используются исключительно полупроводниковые коллоидные нанокристаллы, свойства которых могут быть точно подстроены. При этом методы коллоидной химии обеспечивают как возможность существенной модификации их свойств, так и невысокую стоимость конечных устройств на их основе.
Основной задачей исследования является установление механизмов взаимодействия полупроводниковых плазмонных и светоизлучающих нанокристаллов, которое может приводить к усилению оптических откликов последних. В дальнейшем это может быть использовано для более эффективного сбора света в солнечных элементах или усиления эмиссии в светодиодах на основе инфракрасных квантовых точек.
Сергей Черевков, научный сотрудник Центра «Информационные оптические технологии»
Тема: «Инженерия систем нанопластина/графен для высокоэффективных конвертеров ИК энергии»
Двумерными нанокристаллами, или так называемыми нанопластинами, я занимаюсь по меркам современной науки довольно давно. Правда, все это время рассматривались пластины видимого диапазона. В последние годы они очень активно изучаются и обнаруживаются все новые уникальные особенности и возможности их использования для широкого ряда практических приложений. В прошлом году в нашем Центре появилась идея получить пластинки ИК диапазона для новых исследований. К сожалению, тот грант не был поддержан, поэтому я решил попробовать подать немного упрощенную форму на стипендию президента.
Одной из ключевых проблем современного материаловедения является создание новых функциональных материалов с улучшенными оптоэлектронными и эксплуатационными свойствами, которые могут быть целенаправленно изменены в зависимости от области их применения. Такой возможностью обладают наноструктурированные многокомпонентные материалы, сочетающие в себе уникальные свойства нанообъектов разной природы. Их преимуществом перед использованием полупроводниковых материалов макро- и микроразмеров является возможность точной регулировки физических параметров, высокие значения эксплуатационных характеристик, незначительные тепловые потери из-за малой величины электрон-фононного взаимодействия, а также низкие затраты на производство.
В рамках этого направления в моем проекте предлагается разработка гибридных комплексов, которые благодаря своей двумерной геометрии были бы хорошо интегрируемы в существующие конструкции устройств и позволили бы осуществлять эффективное преобразование электрической и световой энергии.
Дмитрий Пермяков, научный сотрудник кафедры нанофотоники и метаматериалов
Тема: «Разработка модели сверхузкого спектрального фильтра для систем связи внутри оптических интегральных схем»
Работу в этой смежной области мы вели в течение последних лет трех. Занимались различными периодическими фотонными наноструктурами, в том числе оптическими метаматериалами и метаповерхностями. А в конце 2016 — начале 2017 год на одном из семинаров я послушал достаточно интересный доклад об оптически связанных состояниях в континууме, которые могут наблюдаться в структурах, похожих на те, что мы уже изучали. Примерно тогда мы стали более активно изучать этот вопрос, а уже потом пришла идея попробовать реализовать сверхузкий спектральный фильтр, основанный на этом эффекте.
Ключевой особенностью этого исследования является практическое применение этого сравнительно недавно описанного физического феномена. Сейчас в этом направлении наблюдается достаточная активность, но вместе с тем пока существует очень мало работ, посвященных реализации реальных устройств. Мы предполагаем, что наша работа позволит создать спектральные фильтры, существенно превосходящие существующие аналоги. Таким образом, главная задача работы — получить экспериментальное подтверждение нашей идеи, показать, что можно создать важнейший элемент для систем оптических коммуникаций — спектральные фильтры с регулируемой полосой пропускания.
В перспективе выполнение проекта может позволить существенно расширить имеющийся список устройств для оптических коммуникаций на чипе, а также даст дополнительный толчок к поиску новых практических применений фундаментального явления связанных оптических состояний в континууме.
Анастасия Вишератина, аспирант кафедры оптической физики и современного естествознания
Тема: «Разработка нового лекарственного препарата на основе хиральных гибридных наноструктур для тераностики социально значимых заболеваний»
Разработка многофункциональных и высокоэффективных наноматериалов, которые могли бы в значительной степени усилить фармакологическую эффективность традиционно используемых лекарственных средств для тераностики (терапии и диагностики) социально значимых заболеваний, например, онкологических, является важнейшей задачей науки о наноматериалах. Существующие на сегодняшний день исследования, посвященные данной теме, преимущественно сконцентрированы на исследовании миграции энергии/заряда между нанокристаллами и молекулами. В своем же проекте я буду изучать не только эти вопросы, но и хиральные свойства гибридных наноструктур и их взаимодействие с раковыми клетками.
Хиральность — свойство объекта не совпадать в пространстве со своим зеркальным отражением. Оно играет ключевую роль в химии, биологии и фармакологии, так как большинство биомолекул являются хиральными (сахара, аминокислоты, протеины, пенициллин, ибупрофен, напроксен, ДНК и т.д.). Известно, что лекарственные препараты, созданные на основе противоположных энантиомеров одной хиральной молекулы, могут оказывать различные фармацевтические действия: один энантиомер может оказывать лечебное действие, другой – быть неактивным или даже токсичным.
Хиральными наночастицами я начала заниматься в начале 2016 года в рамках прохождения стажировки в химической лаборатории Юрия Кузьмича Гунько в Тринити Колледже (Дублин, Ирландия). На тот момент наша кафедра активно проводила исследования в рамках реализации мегагранта Правительства РФ под руководством Юрия Кузь, и направление хиральных наночастиц стремительно развивалось. После стажировки я продолжила изучать хиральные наночастицы, и на сегодняшний день данные исследования составляют ядро моей кандидатской диссертации.
Хиральные наноструктуры являются перспективным и важным направлением физики наноструктур и современной химии с большим количеством научных публикаций по данной теме в высокорейтинговых журналах. Что немаловажно, мне посчастливилось развивать это интересное направление в сплоченном коллективе высококлассных специалистов из Тринити Колледжа и Университета ИТМО, которым я очень благодарна. Среди них Юрий Кузьмич Гунько, Анна Олеговна Орлова, Вера Кузнецова и Финн Пёрселл-Мильтон.
Несмотря на активный интерес и большое число исследований, посвященных гибридным наноструктурам в качестве нового препарата для фотодинамической терапии (ФДТ) онкологических заболеваний, несколько важнейших вопросов до сих пор остается открытым. В своем проекте я планирую решить ряд проблем, связанных как с внутренними процессами, происходящими в данных гибридных наноструктурах, так и с аспектами функционирования данных структур в биологических средах.
Екатерина Тигунцева, аспирант кафедры нанофотоники и метаматериалов
Тема: «Оптически перестраиваемые наноразмерные частицы на основе гибридных перовскитов»
Главной целью моего исследования является разработка перестраиваемого фотонного источника на основе гибридных перовскитов при облучении поверхности оптическим излучением. Основной задачей исследования является изучение процесса оптической перестройки в наноструктурах на основе гибридного перовскита.
Исследования в области нанофотоники я начала еще на первом курсе магистратуры. Под руководством старшего научного сотрудника кафедры нанофотоники и метаматериалов Сергея Макарова я проводила ряд экспериментов по исследованию оптических свойств органо-неорганического тонкопленочного материала – перовскита. Уже тогда этот гибридный материал представлял большой интерес для международного научного сообщества. Изучение фотонных свойств метаповерхностей на основе гибридных перовскитов положило начало моей активной работы в этой области.
Управлять светом на наноуровне стало возможным с появлением высокоиндексных наночастиц (с большим значением диэлектрической проницаемости). Было обнаружено, что с помощью подобных частиц можно работать с двумя компонентами света — электрической и магнитной. Преимущество таких частиц также состоит в том, что отсутствие свободных зарядов ведет к минимизации диссипативных потерь. Это свойство позволяет применять частицы для таких нанофотонных приложений, как наноантенны, а также для увеличения эффективности солнечных батарей. Наноантенны из диэлектриков с высоким показателем преломления, с малыми потерями в видимых или инфракрасных диапазонах стали новой платформой для нанофотонных устройств. Более того, в отличие от металлических наночастиц они могут излучать свет. Недорогие и простые в изготовлении, гибридные перовскиты обладают высоким показателем преломления. Потенциально созданные из гибридных перовскитов наноструктуры могут найти приложения в нанофотонике.
