Ильнур Гимазов: «Условия для молодых ученых сегодня довольно хорошие. Но есть нюанс»
«Играть в шахматы научился раньше, чем читать»
- Ильнур, вы родились в Актаныше, в обычной вроде бы семье. Но, тем не менее, оказались в науке. Как так получилось?
- Наверное, свою роль сыграло то, что шахматистка Алиса Галлямова приходится мне двоюродной тетей — ее мама и моя бабушка родные сестры. Она часто приезжала в Актаныш, когда там собирались родные, или для проведения турниров по шахматам. Мои родители подумали, что у меня тоже получится с шахматами, и еще в детсадовском возрасте отдали меня в шахматный кружок. То есть играть в шахматы я научился раньше, чем читать.
Видимо, благодаря этому сформировалось логическое мышление, натренировалась память, и в школе мне уже легко давались точные науки. С начальных классов участвовал в школьных олимпиадах, в старших классах как-то прошел даже в заключительный этап Всероссийской олимпиады школьников по физике и занял там 17-е место. Вроде не самое высокое, но лично мне оно понравилось, потому что ехал без особой подготовки. Насколько я знаю, в Казани школьники целенаправленно готовятся к олимпиадам, даже в школу не ходят.
После школы я уже точно знал, что пойду в Институт физики Казанского федерального университета. Заранее посмотрел все институты, которые есть в Казани, отнес оригинал диплома в КФУ и поступил. О Москве тогда почему-то даже не думал. Наверное, это связано с тем, что большинство людей из Актанышского района туда не стремились.
- С Алисой Галлямовой сейчас общаетесь?
- Бывает, но уже не так часто, как в детстве.
- У вас не золотое обручальное кольцо — вы верующий мусульманин?
- Да.
- Недавно читал где-то, что среди людей науки всего 17 процентов верующих. По идее, так и должно быть, у ученых все-таки критический склад ума, который с верой плохо бьется. А вопрос веры вообще принято обсуждать среди тех, кого вы знаете в науке?
- Интересный вопрос, раньше мне его не задавали. Нет, обсуждать эту тему среди ученых почему-то не принято. Некоторые отмечают религиозные праздники, но насколько это у них глубоко, я не знаю.
Ученые, в отличие от людей, не вовлеченных в науку, задают очень много вопросов. И чем больше они углубляются в изучение какой-то области науки, тем больше становится их круг знаний. При этом растет и граница этого круга с информацией о том, «чего мы не знаем». В этом плане ученые чаще встречаются с явлениями, которые сложно объяснить. Например, для меня это зарождение Вселенной.
- Хокинг же объяснил.
- Да, есть теория Большого взрыва, но то, что получилось в итоге, можно сравнить с возникновением авиалайнера из мусорного полигона в результате торнадо. Не я придумал сравнение, но я с ним согласен.
- То есть вы креационист?
- Получается, так.
Измерительная ячейка с образцом
Фото предоставлено И. Гимазовым
«Самые интересные явления в физике происходят при низких температурах»
- Перейдем к более прозаичным вещам. В этом году вы защитили кандидатскую в Институте радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН в Москве. Почему именно там?
- Дело в том, что Казанский физико-технический институт планирует воссоздать диссертационный совет по направлению «Физика магнитных явлений». Для открытия такого совета должен быть выполнен ряд условий, одно из них — наличие недавно защитившихся аспирантов по этому направлению.
Поэтому дирекция института собрала всех наших аспирантов и распределила их по городам, где можно защититься по физике магнитных явлений. Меня с моей коллегой, которая защищала докторскую, направили в Москву.
- То есть в Москву отправили лучших?
- Этого я не знаю, но, по крайней мере, там было сложнее в том плане, что приоритет в чужом диссовете отдается своим аспирантам. Их пропускают вперед. Поэтому у меня все немного затянулось: планировал защититься еще в 2023 году, а защитился 6 марта этого года. Если защищаться в своем диссовете, все проходит достаточно легко, потому что все уже знают, чем ты занимаешься и что у тебя есть результаты. В чужом диссовете есть предварительная проверка, проводится отдельная предзащита, на которой ты показываешь свою работу, все это обсуждается.
Но у меня все прошло довольно легко. То есть мою работу приняли, она членам диссертационного совета понравилась. Появлялась заинтересованность с их стороны к нашей лаборатории и к нашему институту. После моей защиты к нам даже приезжал заместитель директора Института радиотехники и электроники по научной работе. Их интересуют низкие температуры, в чем мы специализируемся. И у нас есть планы написать общий проект, планируем дальше с ними работать.
- Почему низкие температуры так интересны?
- Потому что наиболее интересные явления, не только в области сверхпроводимости, но вообще в физике, происходят при низких температурах. Все, что связано с квантовыми явлениями: сверхпроводимость, магнетизм, большинство фазовых переходов — интереснее всего протекает при низких температурах.
- Это начиная с каких?
- Примерно с минус 200 до минус 273 градусов по Цельсию.
- А какая температура в открытом космосе?
- Около минус 270 градусов. Зависит от того, ближний космос это или дальний. Как и с вакуумом: в ближнем космосе он составляет примерно 10 в минус 9-й степени миллиметров ртутного столба, а в дальнем — в минус 12-й степени. У нас есть напылительная установка, где получают 10 в минус 10-й степени миллиметров ртутного столба. То есть на Земле такой вакуум и такие температуры существуют. Точнее, их можно достичь.
«Сверхпроводники применяются, например, в медицинских томографах»
Фото: © Рамиль Гали / «Татар-информ»
«Гелий сам по себе дорогой газ»
- В том числе в КФТИ?
- Да. Наш институт к этому вопросу подходит ответственно. С одной стороны, нам удалось сохранить технологии и оборудование, которые остались с советских времен. С другой, закупается новое оборудование, то есть мы прилагаем усилия, чтобы сохранить конкурентные преимущества.
Так, в нашем институте на данный момент имеются две установки сжижения гелия, что позволяет проводить научные исследования при низких температурах. Гелий сжижается в гелиевом зале и затем в банках распределяется по лабораториям. Там он испаряется и по трубам поступает обратно в гелиевый зал. И этот цикл многократно повторяется. К сожалению, после распада Советского Союза не всем научным центрам удалось сохранить низкие температуры.
- А это дорогое удовольствие — поддерживать гелий в этом цикле перегонки?
- Гелий сам по себе дорогой газ. Это одна из причин, почему многие институты не имеют установок его сжижения и не работают с ним. Нам это удается, потому что мы сами сжижаем закупаемый газообразный гелий, так получается дешевле.
В целом в мире с этим тоже есть проблемы. Возможность работать при низких температурах имеют в основном только сильные научные центры. Многие страны, кстати, покупают гелий у России. Гелий выделяется из природного газа, и в нашей стране есть необходимые производственные мощности.
- Как ваши эксперименты со сверхпроводимостью могут повлиять на повседневную жизнь?
- Начнем с простого. В каждом доме есть электричество, с ним так или иначе связана вся наша жизнь. Это электричество поступает по проводам, обычно медным или алюминиевым. У этих проводников есть сопротивление, и значит, какая-то энергия теряется в виде тепла. Как уменьшить сопротивление? Выяснилось, что вещества, например тот же алюминий, при низких температурах переходят в сверхпроводящее состояние, когда их сопротивление резко становится равным нулю. Соответственно, вся энергия в таком случае доходит без рассеяния.
Почему на сегодня это не используется повсеместно? Одна из причин заключается в том, что нужны низкие температуры. Есть разные способы решения задачи. В Европе, например, сверхпроводящий кабель закрывают толстой охлаждающей оболочкой для сохранения необходимых условий. Такие кабели используются для передачи энергии от электростанции до потребителя.
Другой способ — это повышение критической температуры сверхпроводников. Эта задача остается актуальной и по сей день, так как нет общепринятой теории, объясняющей природу высокотемпературных сверхпроводников. Вот конкретно этим мы и занимаемся.
- Насколько высокая температура у этих сверхпроводников?
- Примерно минус 173 градуса по Цельсию. Выше этой температуры сверхпроводник переходит в нормальное состояние, сопротивление уже не равно нулю. Это если говорить о высокотемпературных сверхпроводниках, работающих при нормальном атмосферном давлении. Для некоторых материалов при больших давлениях критическая температура приближается к комнатной температуре. Но из-за необходимости создания особых условий это невозможно использовать в повседневной жизни.
Левитация сверхпроводника над магнитом
Фото предоставлено И. Гимазовым
«Нобелевскую премию за такое не дают, но это очень хороший результат, который легко можно опубликовать в топовых международных журналах»
- Где еще возможно применение?
- Уже есть применение в медицинских томографах. Это, как вы знаете, очень полезная вещь, позволяющая получить изображение всего тела человека неинвазивным способом. В науке сверхпроводимость используется для создания больших магнитных полей: это различные спектрометры, установки для термоядерного синтеза, большой адронный коллайдер. Еще есть несколько идей создания аккумуляторов на основе сверхпроводников. И последнее из наиболее интересного — их использование в качестве кубитов в квантовых компьютерах.
Наглядно людям можно показать левитацию. Это проявление квантовой физики в макромасштабе. Одно дело, когда мы изучаем квантовые компьютеры, где невозможно что-либо увидеть невооруженным глазом, а здесь кусочек сверхпроводника левитирует над магнитом. Для школьников это наиболее интересный эффект. Мы часто приглашаем к нам студентов и школьников и показываем им различные опыты, в том числе этот.
- Ну, это такой элемент фокуса, а практическое применение левитации возможно?
- Ее можно использовать для снижения трения. Допустим, в поездах на магнитной подушке.
- Такие ведь уже давно существуют. В Германии, например.
- Они работают за счет электромагнитов, а не сверхпроводников.
- У вас есть один патент - на что именно?
- Да, патент получен на измерительное устройство, которое позволяет регистрировать транспортные и магнитные свойства разных материалов в широком диапазоне температур и полей. В нашей лаборатории для этих задач раньше использовался проточный криостат, для упрощения и автоматизации процесса измерения физических свойств потребовался заливной криостат. Вообще я разработал две такие установки. Одна из них — для измерения транспортных и магнитных свойств при низких частотах, другая — для измерения электронно-парамагнитного резонанса и микроволнового поглощения при высоких частотах.
Сейчас мы собираем новый криостат для охлаждения резонатора и образца в том числе. Для решения этих задач нам нужны высокое магнитное поле, высокая частота и низкая температура. Подобный криостат уже имеется, но гелий там выкипает за 50 минут. Планируем собрать такой, где его хватало бы хотя бы на три часа.
- Куда движется сейчас ваша отрасль науки? Какой главный тренд?
- Для сверхпроводников главным трендом раньше было улучшение критических параметров материалов. Сейчас ученые вместо трехмерных систем начинают изучать низкоразмерные, создают гетероструктуры – слоистые композитные материалы. С уменьшением размерности системы ее физика меняется.
Например, в нашей лаборатории кроме сверхпроводимости мы изучаем еще спиновые клапаны. Если простыми словами, то это такой клапан, который позволяет переключать сверхпроводящее состояние с помощью магнитного поля. Довольно интересное явление. В виде гипотезы оно было заявлено 10 лет назад, и вот нашей лаборатории удалось экспериментально это реализовать. Нобелевскую премию за такое не дают, но это очень хороший результат, который легко можно опубликовать в топовых международных журналах.
Спиновые клапаны как раз пример того, что ученые все больше уходят в низкоразмерные вещества. Как это можно объяснить по-простому? Допустим, у нас имеется кубик, у которого есть объем и поверхность. Количество атомов на поверхности намного меньше, чем в объеме. Но если мы начнем уменьшать этот кубик, то в какой-то момент мы достигнем такого состояния, когда количество атомов внутри кубика будет меньше, чем на поверхности. То есть останется только поверхность.
Для таких материалов физика объемных материалов не работает. Например, если уменьшать размеры золота, у него изменится цвет. Добавляя это золото в стекло, можно получить разные оттенки. Поэтому размер имеет значение, и в нашей лаборатории мы можем напылять пленки наноразмерной толщины.
«Работа в научном институте открывает студентам большие возможности для участия в конкурсах и грантах» (на снимке – встреча Рустама Минниханова с молодыми учеными. КФТИ, 2022 г.)
Фото: © Михаил Захаров / «Татар-информ»
«Ребята получают хорошие по студенческим меркам деньги»
- Перейдем к проблемам молодых ученых. Как сейчас студенты попадают в научные учреждения? И как попали вы?
- В Институте физики КФУ студенты с третьего курса начинают делать дипломную работу. Эта работа предполагает выполнение какого-либо научного исследования. И вот на третьем курсе студентов распределяют по лабораториям. Когда мы просим наших коллег из института, они часть из них направляют в наш институт.
Что касается меня, то я попал в Казанский физико-технический институт чисто случайно. Я не стал ждать распределения от кафедры и со второго курса сам начал ходить по лабораториям КФУ. Когда ознакомился со всеми лабораториями, обратился к заведующему нашей кафедрой квантовой электроники и радиоспектроскопии КФУ, который решил отправить меня в КФТИ. И это совпало с моим желанием раньше всех попасть в хорошую лабораторию. Так я уже на втором курсе закрыл этот вопрос.
- Другим студентам вы бы посоветовали свой путь?
- Разумеется. Я получил как раз то, что хотел. Мне очень нравится мое место работы, особенно коллектив. Здесь я получил полную свободу действий, мои предложения принимаются, есть очень хорошее взаимопонимание. В последние годы и лаборатория хорошо развивается. Недавно нам доставили напылительную установку из Германии, на этом оборудовании уже работают студенты, мы их учим. По программе «Обновление приборной базы» в этом году планируем приобрести высокочастотный прибор. Раньше мне не хватало именно высокотехнологичных приборов, а сейчас и этот вопрос закрывают.
Еще хочу отметить, что работа в КФТИ полезна для студентов не только в плане выполнения дипломной работы. Она открывает большие возможности для участия в различных конкурсах и грантах. Если мы видим, что студент уделяет время науке, участвует в экспериментах, мы добавляем его в статьи как соавтора. Наличие научных статей дает ему право на получение различных стипендий. Кроме того, по требованиям Российского научного фонда, в нашем коллективе должны быть молодые ученые, поэтому мы добавляем их и в гранты, и это дает им дополнительный заработок. То есть все остаются в выигрыше.
После магистратуры студенты могут пойти в аспирантуру либо в КФУ, либо сюда, в КФТИ. Еще есть энергетический университет, но студенты Института физики обычно выбирают первые два направления. Вот таким образом люди попадают в науку. Понятно, что пока человек занимается наукой как студент, он начинает понимать, нужно ему это или нет, для этого у него есть два-четыре года. После этого он либо остается, либо нет.
Но на сегодняшний день условия довольно хорошие. Как я уже говорил, есть стипендии, гранты, ребята получают хорошие по студенческим меркам деньги. В КазНЦ РАН студентам и аспирантам на время учебы предоставляют служебное жилье. Почти что все желающие его получают, в том числе семейные. То есть в этом плане условия по сравнению с нулевыми и 2010-ми годами улучшились.
Но есть и определенные затруднения с привлечением молодых людей в науку, несмотря на хорошие условия труда.
«Не у каждого есть желание разбираться в квантовой физике»
Фото: © Михаил Захаров / «Татар-информ»
«Кадров не хватает. Может быть, потому, что многие школьники начали выбирать техникумы»
- В чем затруднения?
- В том, что не хватает кадров. Когда мы выпускались, в нашей группе было 15 человек, и всем лабораториям хватило студентов. А сейчас их очень мало. Если не ошибаюсь, в этом году всего пять человек.
- С чем это связано?
- Не могу точно ответить на этот вопрос. Может быть, многие школьники начали выбирать техникумы. Не рискуют сдавать ЕГЭ и после 9 класса уходят в среднее профессиональное образование. А может, люди не хотят учиться на физическом факультете, потому что это действительно сложно. Не у каждого есть желание разбираться в квантовой физике.
- Ну и потом, идет очередная кампания популяризации среднего профобразования. Буквально вчера министр просвещения России заявил, что оно ничем не уступает высшему.
- Да, может быть, это связано с планами нашего государства. Технический персонал на предприятиях реально нужен, старшее поколение там ушло, а новое не появилось. Поэтому, наверное, и начали популяризировать.
- Вы получали стипендию имени Н.С. Гарифьянова для аспирантов. Каков ее размер? И какая из ваших бывших стипендий наибольшая?
- Раньше стипендия имени Н.С. Гарифьянова была действительно стипендией, поскольку выплачивалась ежемесячно в течение года. Сейчас это премия, она выдается разово и составляет 30 тыс. рублей. Еще есть премия имени Б.М. Козырева — 45 тыс. рублей. Это именные премии, которые дает наш институт.
Кроме этого, есть большое количество стипендий КазНЦ РАН и другие стипендии, гранты и премии для молодых ученых. Есть специальная государственная стипендия Республики Татарстан. Если не ошибаюсь, Инвестиционно-венчурный фонд РТ дает премию в 250 тыс. рублей тем, кто работает в прикладных направлениях. В масштабах России премии за прикладные исследования в размере 500 тыс. рублей (на первом этапе) выдает Фонд содействия инновациям. Так было раньше, когда я их получал. С учетом инфляции сейчас, наверное, больше.
Но наша основная деятельность – это развитие фундаментальной науки, а ее в нашей стране поддерживает Российский научный фонд. По последним объявлениям, на сегодняшний день размер одного гранта РНФ составляет от 4 до 7 миллионов рублей ежегодно.
«Завкафедрой отправил меня в КФТИ, и это совпало с моим желанием раньше всех попасть в хорошую лабораторию»
Фото: © Рустем Шакиров / «Татар-информ»
«В составе команды разработали настольную игру для KazanSummit»
- Три года назад вы по заказу Агентства инвестиционного развития РТ в составе команды разработали настольную игру по финансовой грамотности для KazanSummit, так? Как это произошло? И что стало с этим продуктом?
- Для меня это было как хобби, никак не связанное с наукой. В то же время получился достаточно интересный проект.
Произошло это так. Моя будущая жена узнала о заказе АИР и придумала идею игры для ликвидации финансовой безграмотности. Она похожа на «Монополию», там есть поле, фишки, карточки, но при этом она совершенно другая. Они начали разрабатывать эту игру, но в какой-то момент застряли на одном вопросе и написали об этом в чат, в котором я состоял. Я пришел протестировать то, что у них получилось, и высказал свое мнение.
В итоге они предложили мне позицию механика, то есть того, кто разрабатывает логику игры. Я ее разработал, к этому моменту дизайнеры подготовили поле, карточки, мы собрали эту игру, распечатали первый тираж и представили ее на KazanSummit. Таким образом на свет появилась настольная финансовая игра «БАЙ/BUY». На следующий год сделали английскую версию.
И с тех пор каждый год проводим эту игру в напольной и настольной версиях на KazanSummit, или, как он сейчас называется, KazanForum. На сегодня напечатано уже три тиража настольной версии, первые два были распроданы. Дальше планируется сделать карточную версию игры, более удобную и, скажем так, более развлекательную. Первая версия все-таки скорее образовательная, она была создана для того, чтобы человек получил знания о различных финансовых инструментах.
- Ильнур, перед интервью вы достаточно резво поднялись на четвертый этаж. А рядом с вашим рабочим местом стоят беговые кроссовки. Бегом занимаетесь?
- Да, по субботам выхожу на пробежку в парке Горького. Там собираются люди из движения «Пять верст», мы бежим пять километров. Иногда и сам выхожу на небольшую пробежку. Раньше это случалось чаще, бегал каждые два дня по пять-семь километров.
Профессионально легкой атлетикой я никогда не занимался, хотя бегал всегда хорошо. Поэтому есть желание поучаствовать в каком-нибудь марафоне, но пока не случилось. Все время пропускаю регистрацию (смеется).
- Если бы у вас спросили, о каком ученом из России нужно снять байопик наподобие «Оппенгеймера» Кристофера Нолана, что бы вы ответили?
- О Сергее Королеве или Андрее Сахарове. Потому что на сегодняшний день их признают ученые и визионеры всего мира.