Прорыв на земле и в небе. Чем удивят российские ученые?
МОСКВА, 8 фев — РИА Новости. Указом президента России Владимира Путина 2022-2031 годы объявлены Десятилетием науки и технологий. В День российской науки журналист РИА Новости поговорил с отечественными учеными о самых важных и перспективных, на их взгляд, разработках в стране.
Высоковольтный прорыв
В 2022 году специалисты «Ростеха» представили первый образец монокристаллического кремния, созданный из отечественных материалов по российской технологии.
Самостоятельное производство этого компонента особенно значимо, так как он является базовым материалом для большей части электроники, особенно для полупроводниковых приборов, считают эксперты Томского политехнического университета (ТПУ).
Чтобы создать полупроводник с нужными свойствами, часто используют металлургические способы легирования кремния: в расплавленный материал вводят нужные добавки и перемешивают. Но при этом структура кремния искажается, так как примеси не удается распределить равномерно, пояснили в вузе.
В то же время ученые ТПУ применяют способ, при котором конечный материал получает равномерную структуру и обладает всеми необходимыми свойствами.
Более того, разработанная технология позволяет трансформировать слитки суперчистого монокристаллического кремния рекордно больших размеров — до 203 миллиметров в диаметре. А чем больше кремниевый элемент, тем мощнее и устойчивее будут системы высоковольтной силовой электроники, где он особенно полезен, уточнили в вузе.
«Наш новый комплекс ядерного легирования слитков кремния позволил работать с рекордно большими образцами и получать качественный результат. Установка единственная в России, и во всем мире таких единицы. Ее запуск позволит создавать продукцию мирового качества и занять до 10 процентов мирового рынка», — конкретизировал проректор по науке и трансферу технологий ТПУ Леонид Сухих.
Без Нидерландов и Тайваня
Если силовые электронные элементы могут обеспечивать мощность крупных электронных систем, то микро- и наноэлементы — это «кирпичики» компьютерной электроники. В основном микросхемы производят на базе монокристаллов кремния.
Начальный этап изготовления будущей микросхемы состоит в нанесении сложного рисунка на гладкую полупроводниковую поверхность. Для этого используется технология литографии, то есть уменьшения и переноса сформированного изображения на поверхность будущего микрочипа, уточнил доцент кафедры оптико-электронных приборов МИИГАиК Андрей Путилин.
"Традиционно сперва получают необходимую маску (фотошаблон), затем ее оптически уменьшают и результат наносят на светочувствительный материал (резист), покрывающий кремниевую пластину. Но в современности актуальны более совершенные технологии, поэтому российские исследователи создают безмасочный рентгеновский литограф", — поделился исследователь.
Аппарат сможет воспроизводить различные и более сложные микросхемы, чем масочные, за меньшее количество времени, продолжил Путилин.
Согласно информации разработчиков, проекционный трехзеркальный объектив литографа с 400-кратным уменьшением способен обеспечить разрешение литографа до 20 нанометров. Такие характеристики позволят в перспективе делать наиболее современные компьютерные чипы, подчеркнул ученый.
На сегодняшний день производство подобных технологий сосредоточено в Нидерландах и Тайване, но запуск российского безмасочного литографа может сделать страну более технологически независимой.
Проект реализуется Институтом физики микроструктур РАН совместно с Национальным исследовательским университетом «МИЭТ» и индустриальными партнерами.
Технологическое преимущество в воздухе
Авиационные двигатели страны — один из негласных критериев, определяющих уровень ее научно-технического развития. Однако в настоящее время ведущие производители двигателей для самолетов сконцентрированы только в США и Великобритании, обратил внимание доцент кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ Алексей Волегов.
«Советское двигателестроение было одним из наиболее развитых для своего времени. Но уже с 1990-х годов мы стали полагаться на импорт, а развитие собственных технологий в данном направлении отошло на второй план. Сейчас российские инженеры предложили разработку, не уступающую по возможностям лучшим западным аналогам, — двигатель ПД-14», — уверен эксперт.
Ученый уточнил, что российским ноу-хау стали модернизированная форма лопаток в турбине и используемый сплав, способный выдержать особенно высокие температуры.
ПД-14 уже прошел летные испытания на новом российском самолете МС-21 и запущен в производство. Сам самолет выполнен с использованием композитов, созданных химиками МГУ.
Разработку двигателя возглавил Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского при сотрудничестве с другими научно-исследовательскими институтами и промышленными партнерами.
К лидерству в арктической гонке
Существуют и намного более давние исследовательские приоритеты для России, которые сегодня развиваются новыми темпами. Еще во времена Петра I Российская империя отправила первую экспедицию в Арктику.
Основные причины интереса многих стран мира к Арктике в том, что регион богат полезными ископаемыми и через него пролегают самые короткие маршруты между Азией и Европой. Но для развития инфраструктуры нужно больше знаний о современном Севере.
"В 2022 году в ходовое испытание отправилась российская ледовая платформа "Северный полюс". Это судно — исследовательский центр, который может работать в крайне сложных природных условиях круглый год. На борту 15 лабораторий, они рассчитаны на анализ большинства параметров окружающей среды", — пояснил директор технологического парка ТюмГУ Андрей Ермаков.
Он напомнил, что около 65 процентов площади России — вечная мерзлота, половина оставшейся — болота или солончаки. Один из приоритетов для российской науки — найти способы обустройства части этих территорий для жизни и интегрировать их в промышленность, обратил внимание специалист.
По его мнению, «Северный полюс» поможет намного эффективнее собирать нужные данные для дальнейших проектов. В этом случае Россия имеет шансы на лидерские позиции в технологиях промышленного освоения Арктики.
