Недавно стало известно о том, что вы вошли в число получателей премии имени нобелевского лауреата Жореса Алферова. В конкурсе могли участвовать аспиранты и молодые ученые ― всего было подано более 350 заявок. О чем вы писали в своей?
В заявке на эту стипендию ты указываешь все свои достижения, все свои статьи за всё время обучения, также учитывается участие в различных конференциях, насколько твоя работа известна в мире. Отдельно указываешь, в каких научно-популярных изданиях, журналах, газетах, рассказали про твою работу. К примеру, про одну из наших работ написали в N+1. Также на других научных порталах были упоминания.
У меня было ощущение, что шанс выиграть есть, ведь благодаря моему научному руководителю Сергею Владимировичу Макарову, его поддержке, а также всей замечательной команде Perolab у нас вышло много хороших статей за годы моего обучения в аспирантуре.
То есть стипендия не стала для вас неожиданностью?
Это было очень неожиданно. Да, я понимал, что у меня много статей, есть достижения, но я знал, что будет много заявок, а процент выигравших как правило небольшой. Я подался в июне и забыл. Узнал о победе на прошлой неделе и очень обрадовался ― это было неожиданно и приятно. А когда узнал, что отобрали всего десять лауреатов, это был почти шок, я не мог поверить, что попал в такой маленький процент победителей.
Первым меня поздравил мой научный руководитель, которому я очень благодарен за терпение и помощь. В целом эта награда не полностью моя заслуга, мне удалось победить только благодаря работе всей лаборатории.
Насколько я понимаю, стипендия имени Алферова для вас вдвойне особенная?
Да, я учился в магистратуре в Академическом университете, который основал Жорес Иванович Алферов, на кафедре физики и технологии наногетероструктур. В бакалавриате также, хотя я учился в Политехе, большая часть занятий у нас проходила в Академическом университете, так что это моя Alma Mater.
А вы встречались с самим Жоресом Ивановичем?
Да. В то время, когда я учился в бакалавриате и магистратуре, он устраивал ежегодные лекции, на которых рассказывал про достижения советской и российской науки, про создание лазеров на гетеропереходах, про историю Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе и советской ядерной программы. Было интересно узнать, как исторически это все развивалось.
Зачем нужны «наноблинчики» из перовскита
Какие исследования вы вели за последнее время?
В основном я сейчас занимаюсь перовскитной нанофотоникой и оптоэлектроникой. В данный момент я изучаю топологические эффекты в различных перовскитных наноструктурах. Также у меня есть статьи о нелокальности экситонов в перовскитных наночастицах (совместная работа с Городским университетом Гонконга, группа профессора Андрея Рогача) и про перовскитные микродисковые лазеры.
Расскажите, пожалуйста, подробнее о значении этих исследований.
Как я уже сказал, я работаю с топологическими эффектами в перовскитных наноструктурах. В обычных наноструктурах, волноводах всегда есть какие-то дефекты, они не идеальны. Это приводит к тому, что в таких фотонных структурах возникают оптические потери за счет рассеяния и отражения на углах, изгибах, дефектах. А если мы создаем особый метаматериал ― топологический изолятор, то в нем можно добиться того, чтобы не было этого рассеяния и затухания волн.
Другим интересным свойством таких структур является наличие мод различной размерности. Объединяя топологичекие изоляторы с перовскитами, которые обладают замечательными оптическими свойствами, мы сможем делать высокоэффективные светоизлучающие устройства, например, лазеры.
Раньше я занимался моделированием микродисковых перовскитных лазеров. Это тоже очень перспективная технология.
А в чем ее перспективы?
Какой сейчас вопрос стоит перед производителями процессоров? Наши компьютеры достигают предела в расчетных мощностях, все сложнее уменьшать размеры транзисторов и увеличивать частоту их работы. Поэтому все хотят перейти на оптические компьютеры и микросхемы, потому что скорость передачи и обработки информации резко вырастет.
Для создания этих оптических чипов в том числе необходимы наноразмерные источники когерентного излучения. Сделать их на кремнии не получится, потому что эффективность излучения фотонов в нем крайне низкая. Больших успехов добились в создании оптических устройств на основе арсенида галлия. Этот материал обладает хорошими оптическими характеристиками, из него можно делать солнечные элементы, светодиоды, и есть много работ о создании наноразмерных микродисковых лазеров. Это такие «блинчики», говоря простым языком, диаметром в несколько микрон и толщиной несколько сотен нанометров. Глазом их увидеть нельзя, они в сто раз меньше толщины волоса.
Однако и тут есть проблема ― аресенид-галлиевые наноструктуры очень дорогие, для их создания нужно очень сложное и дорогое оборудование. А всем хочется дешевых структур ― и вот пришли галогенидные перовскиты. Это относительно новый класс веществ, который обладает такими же хорошими оптическими характеристиками, что и арсенид галлия. Преимуществами перовскитов является дешевизна производства с помощью методов растворной химии, а также перестраиваемость линии излучения.
В наших работах мы показали, что на основе перовскитов можно быстро создавать целые массивы микродисковых лазеров. Потенциально с помощью этих структур и топологических изоляторов возможно создание оптических микросхем.
А почему вы перешли из изучения микродисковых лазеров к топологическим состояниям?
В научной работе мы всегда ищем что-то новое, что-то интересное. Микродисковые лазеры уже хорошо известны и изучены, этому дизайну около 20 лет. В то же время топологические изоляторы и лазеры на их основе ― это новое слово в фотонике. И нам показалось, что замечательные свойства перовскитов как нельзя лучше подойдут для создания топологических лазеров. Поэтому сейчас мы и занимаемся этой темой в коллаборации с очень сильным ученым, профессором Нью-Йоркского городского университета Александром Ханикаевым.
От кружка радиолюбителей до экспериментальной физики
А почему вы вообще решили прийти в науку?
Еще в школе меня тянуло к физике и биологии. Мне очень нравилось собирать всякие электронные схемы, блоки питания, что-то разбирать, паять, с этого все и началось. Еще я увлекался радиосвязью ― это хобби, когда люди с помощью радиосвязи соединяются друг с другом и общаются. Это очень интересно, здесь не так, как в телефоне или в чате ― тебе надо настроиться на определенную частоту, у каждого радиолюбителя есть позывной, состоящий из пяти букв и одной цифры. Ты никогда не знаешь, с кем свяжешься в этот раз.
Всем этим я начал увлекаться в 8-9 классах и понял, что меня привлекает физика. Я решил, что буду ей учиться, стал целенаправленно выбирать для поступления петербургские вузы, даже не знаю почему, возможно, позвали мои петербургские корни. Я из Ставропольского края, большинство моих одноклассников либо остались на юге, либо приехали учиться в Москву, меня же тянуло именно в Питер, хотя я там ни разу не был. В результате поступил в Политех на физико-технический факультет.
На чем вы специализировались в бакалавриате?
Распределение у нас было на третьем курсе: одна группа шла на астрофизику, другая на физику плазмы, была еще группа, которая будет изучать нанотехнологии. И тогда я понял, что астрофизика и плазма ― это, конечно, интересно, но мне нравится, когда я могу что-то потрогать: структуру, микросхему, лазер. Поэтому пошел в группу нанотехнологий.
Нам устраивали экскурсии по лабораториям Физико-технического института и Академического университета, чтобы мы выбрали, в какой лаборатории будем проходить практику. Мне показалась интересной лаборатория органической электроники. Ею заведует Андрей Николаевич Алешин.
Мне понравилось это направление. Раньше в электронике использовали только классические твердые кристаллические вещества ― кремний, арсенид галлия. А затем люди открыли, что для этого можно использовать полимеры, что позволяет создавать гибкие структуры. К примеру, гибкие дисплеи в телефонах и телевизорах стали возможны именно благодаря этому. В этой лаборатории я проработал три года, мы занимались созданием гибких устройств памяти на основе таких полимеров и частиц графена. Наши устройства можно было гнуть, при этом они не зависели от внешнего питания. Такая гибкая флешка получается.
Потом я узнал, что в ИТМО был выигран мегагрант на создание новой лаборатории с нуля, которая должна была заняться перовскитной нанофотоникой и оптоэлектрникой. На тот момент я уже знал о перовскитах, об их перспективах, поэтому и решил пойти в аспирантуру в Университет ИТМО, в лабораторию гибридной нанофотоники и оптоэлектроники к Сергею Макарову. Это незабываемое впечатление, когда ты видишь, что в лаборатории еще нет ничего, и со временем она обрастает оборудованием.
А что вам больше всего нравится в работе ученого?
Исследовать что-то новое, то, чего еще люди не видели и не знают. Ты можешь использовать свои знания для создания невероятных структур. Ты видишь топологические состояния, как они светятся. Ты видишь, как это красиво, понимаешь, что ты это сделал.
А как выглядит день физика-экспериментатора?
В нашей лаборатории ты можешь сам выбирать, чем тебе заниматься. В один день я могу сначала что-то считать, создавать компьютерную модель структуры, определять моды внутри этой структуры, искать выгодные параметры. Затем партнеры создают по этим расчетам структуру.
К примеру, когда я был в командировке у наших партнеров в Нью-Йорке, были рассчитаны и созданы кремниевые топологические наноструктуры. Я вернулся с ними в Россию и занимался изучением их оптических свойств. Эксперимент проходит в специальной комнате в подвале с оптическими столами, на которых стоит много сложного оборудования ― лазеры, спектрометры, криостат. И обычно ты находишься по многу часов в темной комнате.
В чем отличия итальянской науки
Насколько я знаю, ваша работа связана не только с США. Вы также посещали Италию?
Да, я учусь по программе двойной аспирантуры в ИТМО и Римском университете Tor Vergata. В Италии я больше занимаюсь моделированием светодиодов, солнечных элементов.
Чем отличаются итальянский университет от российского?
Ну, например, у нас обучение в аспирантуре 4 года, у них три. Мы в течение двух лет слушаем лекции, участвуем в семинарах и должны постепенно сдавать экзамены: философию, английский, специальность. Там проще ― можно за первый семестр сдать сразу все экзамены. Хотя на самом деле программы похожи.
Что мне понравилось ― по пятницам они устраивают в офисе совместные обеды с пиццей, все сотрудники собираются, покупают кучу пиццы, обедают и бурно что-то обсуждают на итальянском, они вообще любят бурно что-то обсуждать (смеется) и обязательно пить кофе эспрессо.
А чем вы увлекаетесь кроме науки?
Когда я учился в бакалавриате и магистратуре и было больше времени, то я ходил в хор Политехнического университета «Полигимния». Мне всегда нравилась музыка, я любил петь, играть на музыкальных инструментах. Хору я очень благодарен ― это спасало от будней, мы даже путешествовали. Я был в Германии, у нас был тур по немецким городам ― Тюбинген, Штутгарт, Мюнхен. Мы там выступали на различных площадках, в церквях, было интересно познакомится с их культурой. Это была моя первая зарубежная поездка. В аспирантуре не очень хватает времени на все, но я стараюсь заниматься спортом, бегаю, катаюсь на велосипеде.
Еще у меня есть гитара, я периодически на ней играю. Иногда я хочу вернуться в хор, и, возможно, когда-нибудь это удастся.
Вы ставите перед собой какую-то большую цель?
Как говорит наш декан Павел Белов, надо ставить реальные цели, и реальная цель, к примеру, стать профессором. Посмотрим где, может быть, где-то за рубежом или у нас в России, например, в ИТМО. Мне нравится наша лаборатория, я видел другие, в том числе зарубежные, лаборатории и наша одна из лучших. Зарубежный опыт полезен, ты видишь, как работают в других странах, научных группах. Это очень помогает карьере молодого ученого.
