Про сітали і небитке скло
Один з проектів, яким ми займаємося на кафедрі скла, — це розробка прозорих сіталів — матеріалів на основі скла, які представляють собою композит (скло з розподіленими в обсязі нанокристалами дуже твердої фази). Мета цього проекту-зробити надміцне, небитке скло. Тобто подолати одну з головних проблем цього прекрасного матеріалу: його крихкість і низьку міцність. З цією проблемою доводилося мати справу кожному. У мене самого зараз скло смартфона в тріщинах з обох сторін. Це при тому, що виробники стекол для смартфонів покращують їх як можуть за допомогою технології іонного зміцнення. Це справжня хімія в дії. В процесі такого зміцнення іони металу натрію, що входить до складу скла, натурально «виходять» з поверхні скла в розплав спеціальної солі, а іони калію, що знаходяться в розплаві, «заходять» на їх місце. Іони калію більші, тому вони починають “розпирати” структуру скла, як вгодований пасажир, що входить у вагон метро в годину пік, розсовує натовп. Від такого розпирання підвищується міцність скла, тому наші смартфони не розбиваються при першому ж ударі або падінні. Але ось в процесі користування на склі виникають подряпини і непомітні тріщини. Через якийсь час це призводить до того, що екран розбивається. Накопичення таких тріщин відбувається через низьку твердість скла, тобто його досить легко подряпати. Ми в своїй розробці вирішуємо цю проблему: сіталли, які містять кристалики нанорозмірів, володіють значно вищою твердістю, не дряпаються, а значить, в подальшому можуть стати чудовою альтернативою звичним нам стеклам.
Люди дивуються, коли дізнаються, що ми займаємося наукою про скло. Вони думають, що скло-це вікна, посуд і тара. Але це не так. По всьому світу багато наукових груп досліджують різні типи і види стекол, використовуючи дороге наукове обладнання: від електронних мікроскопів до установок ядерного магнітного резонансу і синхротронів. Все це допомагає вченим зазирнути в глибину матеріалу і зрозуміти, як з’єднуються окремі атоми або більш складні структурні одиниці. Це важливо, тому що» скло ” унікальне, на відміну від більшості оточуючих нас кристалічних матеріалів. Тобто тих, які мають кристалічну решітку і впорядковану структуру. У стеклах такого порядку немає. Вони відносяться до матеріалів з аморфною структурою, і через це досліджувати скла набагато складніше, ніж кристалічні матеріали. Але воно того варте. На основі базових, фундаментальних досліджень вчені відкривають нові застосування стекол, щоб змінити наше життя на краще.
Про скло як сховище радіоактивних відходів
Завдяки такій незвичайній структурі вдається отримувати скла майже з усіх стабільних елементів таблиці менделєєва, кожен з яких надає склу особливі властивості. Наприклад, зараз активно розробляються технології вітрифікації радіоактивних відходів (зберігання рідких відходів атомних станцій в склі). У цьому випадку використовується скло з дуже високою хімічною стійкістю. Це гарантує, що засклені радіоактивні відходи, які повинні зберігатися десятки років в підземних сховищах, нікуди зі скла не подінуться і не отруять грунт.
Про розчинних стеклах
І навпаки, підбираючи склад скла, який буде легко розчинятися, вчені створюють біоскла — з їх допомогою виходить відновлювати пошкоджені кістки або м’які тканини. В процесі відновлення гранули біоскла розчиняються, віддаючи організму потрібні елементи (кальцій, фосфор та інші), а на їх місці починають формуватися живі клітини. На основі скла навіть роблять спеціальну вату, яка розчиняючись допомагає загоювати великі рани, а деякі виробники додають гранули біоскла в зубну пасту. Ці гранули залишаються на поверхні зубів, поступово розчиняються і постачають зубну емаль фтором. На кафедрі скла і ситалів рхту ми виробляємо важливе біоскло-мікрошарики для лікування раку печінки. Ці кульки розміром в половину людської волосини нерозчинні. До їх складу входить елемент ітрій. Перед операцією кульки опромінюють в спеціальних реакторах, ітрій всередині скла на час перетворюється в радіоактивний ізотоп і починає випромінювати. Лікарі через катетер, як ін’єкцію, вводять кульки в організм пацієнта, після чого вони закупорюють судини навколо пухлини і опромінюють її радіацією. У росії вже почали проводити такі операції. І звичайно, не потрібно забувати, що саме завдяки склу у нас з вами є інтернет, адже всі дані сьогодні передаються по мільйонам скляних проводів — оптоволоконних кабелів, прокладених по дну морів і океанів.
Про шлях в науку
В науку я потрапив завдяки своєму керівнику, завідувачу кафедрою скла і сіталлов володимиру сігаєву, і старшому колезі, провідному фахівцеві зі скла віталію савінкову. Вони створили комфортне середовище, показали, як це цікаво і незвично — займатися науковими дослідженнями. Один раз спробувавши, вже складно зупинитися, адже кожен день на роботі не схожий на попередній, а кожен новий проект — це щось незвідане, те, чим ще ніхто до тебе не займався. Це захоплює.
Про якості вченого
Сьогодні в росії приділяється велика увага підтримці молодих вчених і популяризації професії вченого, 2021-й оголошений роком науки і технологій. Тому бажання відкривати нове, бути корисними своїй країні і працювати на благо науково-технологічного прогресу у нас вистачає.
Що стосується якостей — вони діляться на три групи: софт скіллз, хард скіллз і так звані селфскіллз. У науці важливі всі типи навичок. Ясна річ, потрібно добре розбиратися в своєму базовому предметі. Але вже тут виникають питання. Наприклад, що може бути базовим предметом для вченого, який займається склом? здається, що хімія. Але крім базових понять хімії твердого тіла потрібно знати фізику конденсованого стану, оптику, кристалографію. А якщо вчений починає створювати матеріал для конкретних застосувань, він повинен розібратися ще й в зовсім незнайомих областях. Скажімо, розуміти основи фізіології та біохімії. Тому важливі селфскіллз-здатність налаштовувати себе на мінливість і складність нашого світу, на необхідність постійно вчитися і розвиватися. А софтскіллз потрібні, щоб комунікувати, розмовляти, розповідати, писати. Сьогодні це невід’ємна частина роботи вченого.
