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.
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.
«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.
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.
«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.
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.
