Профиль:

Над чем работает: занимается научными исследованиями в области теоретической нанофотоники, руководит проектом Программы развития ИТМО 2030 «Гиперпрыжок: от школьника до профессионального исследователя в области нанофотоники»

Команда: до 25 человек

Проект: Цель проекта Андрея Богданова ― готовить профессиональных исследователей в области нанофотоники, начиная со школы. Для этого команда проекта создает и развивает модель непрерывного образования и проектный подход в обучении и научной работе. 

Как найти себя в науке

В моей семье нет ученых, поэтому ни я, ни родители никогда не представляли, что значит быть физиком. У меня так было до 9 класса, пока я не перешел в Президентский физико-математический лицей №239. Обучение там без преувеличения перевернуло весь мой мир. На новом месте было очень много дисциплин, связанных с физикой и математикой, гуманитарные предметы тоже преподавались на очень высоком уровне. Тогда я впервые начал учиться осознанно — меня уже не нужно было заставлять что-то делать, я делал всё сам. 

Особенно мне нравилось заниматься физикой и математикой, я успешно писал олимпиады по этим предметам. И к 11 классу, когда пришло время выбирать вуз, уже проходил по результатам олимпиад в несколько университетов — например, на физический факультет СПбГУ и физико-технический факультет Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбГПУ) и несколько других вузов. В то время деканом физико-технического факультета в СПбГПУ был лауреат Нобелевской премии по физике Жорес Алферов. В итоге выбрал СПбГПУ, потому что на тот момент там была правильная атмосфера — в Политех поступило много моих одноклассников, и я не был одинок.

В университете мне хотелось попасть в более сильную научную группу, и я интуитивно выбрал физику твердого тела — родственное направление физики полупроводников. С этим направлением я работал в бакалавриате и в магистратуре СПбГПУ, а затем в аспирантуре физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН. Там я занимался исследованием квантовых-каскадных лазеров. Эту модель полупроводникового лазера еще в 70-х годах предложил мой научный руководитель, академик РАН Роберт Арнольдович Сурис. Такие лазеры сегодня коммерчески доступны. Они помогают решать разные задачи — например, наблюдать за уровнем загрязнения атмосферы и воды, находить в продуктах питания опасные для здоровья соединения, а в организме человека — маркеры заболеваний.

В 2012 году я защитил диссертацию и стал кандидатом физико-математических наук. И стал думать, чем заниматься дальше. За год до этого на Новом физтехе в ИТМО открылась новая лаборатория, где стали заниматься метаматериалами. Туда перешло много коллег, и я тоже решил к ним присоединиться. Но произошло это не сразу. Сначала ходил на семинары, участвовал во встречах, а в 2014 году я получил позицию  младшего научного сотрудника. 

С этого момента началась совсем другая история, в которой были и классная рабочая атмосфера, и возможности для развития науки, и зарубежные поездки. Например, за время работы в ИТМО я успел поработать в Испании и Дании, нарастил большую сеть контактов с учеными из других стран. Это было полезно. Сейчас, учитывая этот опыт, я уже могу сам советовать студентам, с какими группами стоит поработать, на какие конференции ездить и на какие гранты лучше подаваться. 

Прочитайте также:

«Мы помогаем сокращать время появления новых технологий»: физик Михаил Петров ― о квантовой нанофотонике, оптической левитации и работе PI

ИТМО впервые провел Летнюю школу METANANO по нанофотонике и новым материалам в Китае

Как готовить молодых ученых еще со школы

Когда школьники слышат об ИТМО, то в первую очередь вспоминают про факультет информационных технологий и программирования, который выпустил не один десяток сильных программистов, а также победителей крупнейших профильных международных соревнований ― например ICPC. Но мне хотелось бы, чтобы ИТМО ассоциировался и с физикой. Чтобы это произошло, нужно готовить классных профессиональных исследователей — PI. Это ученые, которые управляют коллективами и вместе занимаются передовыми исследованиями (подробно о том, кто такой PI, читайте в наших карточках).

Чтобы готовить таких исследователей, мы решили создать на Новом физтехе ИТМО модель непрерывного образования. Главное в этой модели — разработка понятной цепочки из этапов, по которым проходит будущий PI. Это важно, ведь перед тем, как стать профессиональным исследователем, нужно пройти определенные стадии развития.

Мы тоже шли постадийно: сначала запустили на Новом физтехе аспирантуру, затем — русско- и англоязычную магистратуру. Но ведь учиться в магистратуре и аспирантуре нельзя, не окончив бакалавриат, верно? Пару лет назад мы запустили и его. В 2021 году открылась образовательная программа «Теоретическая и экспериментальная физика», а через год — «Беспроводные технологии». Казалось, бы цепочка непрерывного образования замкнулась. Но нельзя забывать и про школу. Ведь там есть сильные, мотивированные ребята, которые хотят заниматься наукой. Но как преподавателям университета взаимодействовать со школьниками?

Один из вариантов — вести в школе дополнительные кружки. У меня, например, так и получилось. Учась в бакалавриате, я вел дополнительные школьные занятия в лицее №239, а перейдя в магистратуру, продолжил преподавать, но уже студентам младших курсов. В итоге к концу аспирантуры мне удалось накопить десятилетний опыт преподавания, и это подкупало директоров школ. Они доверяли мне и другим коллегам с Нового физтеха ИТМО и приглашали нас провести лекции для школьников. Но краткосрочные занятия не могли сильно повлиять на качество школьного образования. Нам нужно было придумать новые форматы.

Хорошим импульсом для этого стал конкурс Программы развития ИТМО 2030 ― когда он только запустился, я сразу понял, что это очень похоже на то, чем мы занимаемся уже несколько последних лет. И самое главное ― он может помочь нам развить идеи и найти дополнительные ресурсы, чтобы их воплотить.  Дело в том, что этот конкурс изначально был направлен на развитие коллективов и людей в рамках научного процесса и проектного подхода, тогда как другие классические научные конкурсы больше ориентированы на фундаментальные или прикладные научные результаты. Поэтому у меня не было ни малейшего сомнения, подавать заявку или нет. 

Прочитайте также:

Объявлены результаты конкурса проектов в рамках реализации Программы развития ИТМО ― 2030

Победа в конкурсе Программы развития помогла нам, по сути, замкнуть цепочку подготовки PI от школы до аспирантуры. Чтобы показать, как может работать такая цепочка, приведу пример из реальной жизни. Когда-то старший научный сотрудник физического факультета ИТМО Ксения Барышникова выпустилась из лицея №239, где я вел у нее кружок по физике. После школы она поступила в СПбГПУ, где я также вел ряд дисциплин. А сейчас мы коллеги и уже вместе работаем над научными проектами. Модель непрерывного образования заключается в том, что другие школьники могут пройти такой же карьерный путь, как и Ксения. 

Конечно, возникает справедливый вопрос: а как вообще заинтересовать школьников наукой? Мы для этого используем сразу несколько механизмов. Один из них — участие в научных практиках, где мы читаем лекции, а затем школьники под кураторством научных сотрудников Нового физтеха ИТМО занимаются настоящей научной работой в области теоретической нанофотоники. Это основное направление нашей группы. Например, мы исследуем вместе со школьниками, как применять высокодобротные нанорезонаторы и метаповерхности, чтобы решать задачи нелинейной оптики и биосенсорики. 

Недавно на базе государственного бюджетного учреждения дополнительного образования «Интеллект» прошла смена проектной школы, где школьники совместно с научными сотрудниками Нового физтеха ИТМО создавали высокочувствительные биологические оптоволоконные сенсоры, работающие на основе поверхностного плазмонного резонанса. Создание таких компактных оптических сенсоров очень перспективная задача, так как ее решение позволит проводить сложные биохимические анализы вне лабораторных стен и существенно снизить стоимость проведения подобных анализов. 

Результаты исследований ребята представляют на крупных научных конференциях, например ― на Конгрессе молодых ученых ИТМО или Сахаровских чтениях. Также они публикуют свои работы в научных журналах. Такая активность — большой плюс для обучающихся. Она помогает им набрать дополнительные баллов для поступления в ИТМО.

В итоге мы на практике показываем школьникам, что значит быть физиком, как устроены современные исследования и как их проводить. Помимо этого, своими примерами мы доказываем, что построить успешную исследовательскую карьеру реально.

После окончания школы выпускники сами решают, куда идти дальше. Но если абитуриент поступает в ИТМО, он уже понимает, чем хочет заняться, и владеет знаниями, полезными для научных исследований. Во время обучения на Новом физтехе ИТМО он глубже погружается в научную работу, публикуется в топовых журналах и ездит на стажировки в зарубежные вузы. Наконец, научная статья, которую мы опубликовали с выпускником магистратуры, а теперь сотрудником Нового физтеха ИТМО Сергеем Красиковым, вошла в 1% самых цитируемых научных статей по оптике.

Прочитайте также:

Статья ученых ИТМО вошла в число самых цитируемых научных работ по физике в мире

Какие возможности для развития PI есть в ИТМО

ИТМО предоставляет классные пространства с учебными аудиториями, кабинетами для постдоков и профессоров, лаборатории с разным оборудованием. При этом университет создает правильную среду. Слова, что в ИТМО каждый равен ректору, не пустые. В среде ИТМО комфортно сосуществуют все — и школьники, и студенты, и аспиранты, и профессора. Все могут высказаться, и их услышат. Эта среда чертовски важна, потому что в ней создается ощущение команды, а поговорить можно с любым человеком. Трудно измерить, какой диалог к чему привел, но количество результатов, которые получаются здесь, на мой взгляд, просто гигантское. Мне сложно вспомнить, где еще в мире есть такая же атмосфера, где гармонично сочетается наука, образование и культурные мероприятия.

Добавим, что в университете проходит конкурс «PI с командой». Он предназначен для сильных научных групп, которые ведут прорывные исследования. Победители конкурса получат грант до 30 млн рублей на развитие собственной лаборатории в ИТМО. Узнать подробности и подать заявку можно на сайте.