ФН и графен

«Сон разу­ма рож­да­ет чудо­вищ»
(испан­ская пого­вор­ка)

Сре­ди мно­го­чис­лен­ных бед фун­да­мен­таль­ной нау­ки (ФН) вооб­ще, и рос­сий­ской ФН в част­но­сти, есть одна, в кото­рой повин­но само науч­ное сооб­ще­ство. Эта беда состо­ит в неуме­нии и неже­ла­нии внят­но, обще­до­ступ­ным язы­ком объ­яс­нять (как чело­ве­ку с ули­цы и власть пре­дер­жа­щим, так и соб­ствен­ным кол­ле­гам) содер­жа­ние науч­ной рабо­ты, т.е. в прак­ти­че­ски пол­ном отсут­ствии попу­ля­ри­за­ции.

Итак, что же это такое ФН? О чем, соб­ствен­но, пой­дет речь?

Каж­дый иссле­до­ва­тель, пре­тен­ду­ю­щий на этот раз­дел нау­ки, дол­жен най­ти для себя при­ем­ле­мое опре­де­ле­ние. Неволь­но вспо­ми­на­ет­ся одно из них еще с совет­ских вре­мен: «вся­кий работ­ник учеб­но­го или науч­но­го заве­де­ния, зани­ма­ю­щий­ся бес­по­лез­ной дея­тель­но­стью, рабо­та­ет в обла­сти ФН». Неуди­ви­тель­но, что при таком опре­де­ле­нии совет­ская ФН была одной из наи­бо­лее мно­го­люд­ных в мире.

Одна­ко шут­ки в сто­ро­ну. Мне кажет­ся наи­бо­лее пра­виль­ным сле­ду­ю­щее опре­де­ле­ние: целью и резуль­та­том ФН явля­ет­ся напи­са­ние новых стра­ниц учеб­ни­ка. Тот, кто спо­со­бен най­ти про­бе­лы в суще­ству­ю­щих учеб­ни­ках или обна­ру­жить воз­мож­ность раз­ви­тия хоро­шо уста­нов­лен­ных пред­став­ле­ний и рабо­та­ю­щий в этих направ­ле­ни­ях, зани­ма­ет­ся ФН.

К сожа­ле­нию, наи­бо­лее про­стые раз­де­лы учеб­ной лите­ра­ту­ры уже напи­са­ны пред­ше­ствен­ни­ка­ми. На нашу долю оста­лось то, что по каким-либо при­чи­нам не мог­ло быть изу­че­но ранее. Зна­чит, экс­пе­ри­мен­таль­ные фун­да­мен­таль­ные иссле­до­ва­ния долж­ны про­во­дить­ся в экс­тре­маль­ных усло­ви­ях: при очень боль­ших энер­ги­ях, если речь идет об эле­мен­тар­ных части­цах, при очень низ­ких (или, наобо­рот, очень высо­ких) тем­пе­ра­ту­рах, в очень силь­ных маг­нит­ных полях, при очень боль­ших дав­ле­ни­ях. Само созда­ние этих усло­вий сто­ит доста­точ­но доро­го, поэто­му у неза­ин­те­ре­со­ван­но­го чело­ве­ка воз­ни­ка­ет есте­ствен­ный вопрос: а соб­ствен­но, поче­му учеб­ник нуж­но писать имен­но сила­ми нашей стра­ны? Пусть учеб­ни­ки пишут в бога­тых стра­нах, а мы их про­чтем и будем исполь­зо­вать зна­ния, полу­чен­ные даром. Подроб­ное обсуж­де­ние оши­боч­но­сти тако­го пути уве­дет нас слиш­ком дале­ко от пред­ло­жен­ной темы, поэто­му огра­ни­чим­ся толь­ко одним, и не самым силь­ным, аргу­мен­том: в стране, где нет ФН, новые стра­ни­цы учеб­ни­ка ско­ро никто не смо­жет про­честь и понять.

Экс­тре­маль­ность усло­вий экс­пе­ри­мен­та при­во­дит к поте­ре зре­лищ­ное™ и труд­но­стям в демон­стра­ции совре­мен­ных экс­пе­ри­мен­таль­ных уста­но­вок широ­кой пуб­ли­ке. В каче­стве при­ме­ра вспом­ним маши­ну вре­ме­ни из худо­же­ствен­но­го филь­ма «Иван Васи­лье­вич меня­ет про­фес­сию». Там в кол­бах экзо­ти­че­ской фор­мы кипе­ли раз­но­цвет­ные жид­ко­сти, вил­ся пар, мига­ли лам­поч­ки, коро­че, было на что посмот­реть. В совре­мен­ной лабо­ра­то­рии такой зре­лищ­но­сти, как пра­ви­ло, нет. Поте­ря зре­лищ­но­сти экс­пе­ри­мен­та побуж­да­ет исполь­зо­вать в попу­ляр­ном изло­же­нии сверху­про­ще­ния и весь­ма неод­но­знач­ные при­е­мы.

Одним из наи­бо­лее ярких при­ме­ров подоб­ных мето­дов попу­ля­ри­за­ции слу­жит исто­рия с гра­фе­ном. Напом­ним, гра­фен — это плос­кий моно­слой гра­фи­та, но не в соста­ве кри­стал­ла, а, так ска­зать, суще­ству­ю­щий сам по себе. Такие моно­слои укла­ды­ва­ют на диэлек­три­че­скую под­лож­ку, что­бы избе­жать сво­ра­чи­ва­ния плос­ко­го моно­слоя в сви­ток и обес­пе­чить воз­мож­ность управ­ле­ния чис­лом сво­бод­ных элек­тро­нов. В науч­ном жар­гоне ино­гда упо­треб­ля­ет­ся сло­во­со­че­та­ние «двух­слой­ный гра­фен», но боль­шее чис­ло сло­ев в кри­стал­ле гра­фи­та уже не поз­во­ля­ет отне­сти его к гра­фе­ну.

За рабо­ты по гра­фе­ну двум нашим быв­шим сооте­че­ствен­ни­кам — Гей­му и Ново­се­ло­ву — при­суж­де­на Нобе­лев­ская пре­мия по физи­ке, что вызва­ло нема­лый ажи­о­таж в оте­че­ствен­ных СМИ. Тре­бо­ва­лось как-то выде­лить глав­ное дости­же­ние лау­ре­а­тов, и в ход пошла свое­об­раз­ная сказ­ка о туль­ском Лев­ше. Крат­ко ее содер­жа­ние сво­дит­ся к сле­ду­ю­ще­му. В то вре­мя, как науч­ные работ­ни­ки все­го мира вози­лись с мето­да­ми высо­ких тех­но­ло­гий, буду­щие лау­ре­а­ты отще­пи­ли листы гра­фе­на от моно­кри­стал­ла гра­фи­та с помо­щью клей­кой лен­ты, а затем рас­тво­ри­ли лен­ту жид­ко­стью для смыв­ки лака с ног­тей. В этом и состо­ял их глав­ный гени­аль­ный ход. Сверху­про­щен­ная вер­сия была мно­го­крат­но тира­жи­ро­ва­на и частью рос­сий­ско­го обще­ства вос­при­ня­та все­рьез. Авто­ру этой ста­тьи, напри­мер, дове­лось при­ни­мать уча­стие в теле­ви­зи­он­ной пере­да­че с уча­сти­ем гос­по­ди­на Пет­ри­ка. Послед­ний, по-види­мо­му, бази­ру­ясь на упо­ми­нав­шей­ся выше вер­сии сказ­ки о Лев­ше, утвер­ждал, что идея меха­ни­че­ско­го рас­щеп­ле­ния гра­фи­та была исполь­зо­ва­на им рань­ше и, ста­ло быть, Нобе­лев­ский коми­тет ошиб­ся. Ясно, что с подоб­ны­ми пре­тен­зи­я­ми сле­до­ва­ло бы обра­щать­ся не на теле­ви­де­ние, а непо­сред­ствен­но в Нобе­лев­ский коми­тет. Одна­ко нас сей­час инте­ре­су­ет дру­гое, а имен­но: что было опу­ще­но попу­ля­ри­за­то­ра­ми и послу­жи­ло источ­ни­ком заблуж­де­ний?

Иссле­до­ва­ния гра­фе­на были невоз­мож­ны еще каких-то 20 лет назад даже при нали­чии клей­кой лен­ты (и дру­гих исполь­зо­ван­ных авто­ра­ми мето­дов рас­щеп­ле­ния гра­фи­та). Сре­ди мно­го­чис­лен­ных чешу­ек, упав­ших на под­лож­ку после рас­тво­ре­ния клей­кой лен­ты, тре­бо­ва­лось разыс­кать одно­слой­ную. Для это­го было необ­хо­ди­мо пере­смот­реть и опре­де­лить тол­щи­ну у мно­гих чешу­ек, сде­лать мар­ки­ров­ку нуж­ной чешуй­ки и при­де­лать к ней оми­че­ские кон­так­ты. Каж­дый из этих шагов тре­бу­ет мето­дов высо­ких тех­но­ло­гий.

Рис. М. Сма­ги­на

В этом месте мне кажет­ся необ­хо­ди­мым под­черк­нуть еще одно обсто­я­тель­ство, не слиш­ком рекла­ми­ру­е­мое сами­ми лау­ре­а­та­ми и не очень извест­ное обще­ствен­но­сти. Соав­то­ра­ми пер­вых работ по гра­фе­ну кро­ме Гей­ма и Ново­се­ло­ва были Моро­зов, Фир­сов и Дубо­нос. Послед­ние трое были рос­сий­ски­ми граж­да­на­ми, а Фир­сов с Дубо­но­сом и рабо­та­ли, прак­ти­че­ски не выез­жая из Рос­сии, так что на началь­ной ста­дии рабо­ты по гра­фе­ну в зна­чи­тель­ной мере бази­ро­ва­лись на уси­ли­ях наших реаль­ных, а не толь­ко быв­ших сооте­че­ствен­ни­ков.

Итак, пер­вый про­ме­жу­точ­ный итог состо­ит в том, что при попу­ля­ри­за­ции нас все­гда под­сте­ре­га­ет опас­ность пере­у­про­стить и вве­сти обще­ство в заблуж­де­ние отно­си­тель­но реаль­ной слож­но­сти рабо­ты и уров­ня реша­е­мых задач.

Упо­мя­ну­тая выше теле­ви­зи­он­ная дис­кус­сия про­де­мон­стри­ро­ва­ла авто­ру его пол­ную непод­го­тов­лен­ность вести откры­тый спор на попу­ляр­ном уровне. В ходе раз­го­во­ра гос­по­дин Пет­рик сооб­щил, что у него на скла­де лежат тон­ны гра­фе­на, изго­тов­лен­ные по его, Пет­ри­ка, мето­ди­ке. Спе­ци­а­ли­сту оши­боч­ность это­го утвер­жде­ния оче­вид­на, но как убе­дить в оши­боч­но­сти непод­го­тов­лен­ную теле­ви­зи­он­ную ауди­то­рию? Как убе­дить зри­те­лей, что в тон­нах мик­ро­кри­стал­лов гра­фи­та, лежа­щих на скла­де, содер­жа­ние гра­фе­на ничтож­но, даже если он там вооб­ще есть? Тре­бо­вал­ся быст­рый ответ, убе­ди­тель­ный даже для пол­но­го про­фа­на. Дол­жен ска­зать, что такой ответ при­шел мне в голо­ву толь­ко после теле­пе­ре­да­чи.

Как мне кажет­ся, пра­виль­но было бы оце­нить рыноч­ную цену 1 грам­ма гра­фе­на. Дей­стви­тель­но, на момент пере­да­чи пла­сти­ноч­ка гра­фе­на пло­ща­дью 30 на 30 квад­рат­ных мик­рон не мог­ла сто­ить дешев­ле 1 дол­ла­ра. Зна­чит грамм гра­фе­на не мог сто­ить мень­ше трил­ли­о­на (тыся­чи мил­ли­ар­дов) дол­ла­ров. Будь на скла­де реаль­ный гра­фен, туда бы сто­я­ла гран­ди­оз­ная оче­редь капи­та­ли­сти­че­ских акул, что­бы купить его по дешев­ке. А если нет оче­ре­ди, зна­чит нет и гра­фе­на.

Не менее важ­ным делом явля­ет­ся попу­ля­ри­за­ция соб­ствен­ных резуль­та­тов сре­ди кол­лег. Поток пуб­ли­ка­ций сей­час настоль­ко велик, что ста­тья, опуб­ли­ко­ван­ная даже в самом пре­стиж­ном жур­на­ле, рис­ку­ет остать­ся неза­ме­чен­ной или, что еще хуже, может быть вос­про­из­ве­де­на более удач­ли­вым попу­ля­ри­за­то­ром на несколь­ко изме­нен­ном язы­ке или на дру­гом, хотя и подоб­ном, мате­ри­а­ле. Как пра­ви­ло, кол­ле­ги полу­ча­ют инфор­ма­цию уст­но: на семи­на­рах, кон­фе­рен­ци­ях или в лич­ном обще­нии.

Для иллю­стра­ции ска­зан­но­го вер­нем­ся сно­ва к гра­фе­ну. За что, соб­ствен­но гово­ря, при­суж­де­на пре­мия? С точ­ки зре­ния ФН, он обла­да­ет сово­куп­но­стью любо­пыт­ных свойств. Этот набор свойств инте­ре­сен, но сре­ди них нет ниче­го, что вело бы к реаль­но­му науч­но­му про­ры­ву.

На мой взгляд, основ­ным моти­вом для при­суж­де­ния пре­мии яви­лась удач­ная попу­ля­ри­за­ция гра­фе­на сре­ди науч­но­го сооб­ще­ства. Дей­стви­тель­но, уси­ли­я­ми лау­ре­а­тов поток науч­ных работ по гра­фе-новой тема­ти­ке при­об­рел харак­тер лави­ны с явным пре­об­ла­да­ни­ем тео­ре­ти­че­ских пуб­ли­ка­ций (и это несмот­ря на то, что свой­ства гра­фи­та и гра­фе­на тео­ре­ти­че­ски были очень подроб­но иссле­до­ва­ны еще в сере­дине про­шло­го века). Здесь еще раз, уже в каче­стве казу­са, умест­но вспом­нить пре­тен­зии гос­по­ди­на Пет­ри­ка. Думаю, что, если бы вме­сто упо­ми­нав­шей­ся выше сказ­ки ему разъ­яс­ни­ли мас­шта­бы про­де­лан­ной рабо­ты и моти­вы для при­суж­де­ния пре­мии, то и пре­тен­зий ника­ких не было бы.

И нако­нец, послед­няя, но, может быть, самая важ­ная про­бле­ма попу­ля­ри­за­ции. Обще­ство в целом, и пред­ста­ви­те­ли госу­дар­ствен­ной вла­сти в част­но­сти, долж­ны ясно пони­мать необ­хо­ди­мость под­держ­ки ФН. К сожа­ле­нию, в тече­ние уже дли­тель­но­го вре­ме­ни науч­ным сооб­ще­ством исполь­зо­вал­ся пороч­ный метод для полу­че­ния финан­си­ро­ва­ния от госу­дар­ства. Метод состо­ял в обе­ща­нии чуда. На памя­ти авто­ра чудо власть-пре­дер­жа­щим обе­ща­лось от раз­ви­тия физи­ки поверх­но­сти, от высо­ко­тем­пе­ра­тур­ной сверх­про­во­ди­мо­сти, от фул­ле­ре­нов, угле­род­ных нано­тру­бок и кван­то­вых ком­пью­те­ров. Кон­чи­лось дело тем, что в подоб­ные обе­ща­ния пере­ста­ли верить, а ФН (осо­бен­но на уровне Мини­стер­ства нау­ки) ста­ли рас­смат­ри­вать как некий пло­хо рабо­та­ю­щий цех, обя­зан­ный немед­лен­но про­из­во­дить нечто полез­ное (хоть и неиз­вест­но, что имен­но).

Для улуч­ше­ния рабо­ты цеха сде­ла­ны попыт­ка при­гла­ше­ния ино­стран­ных управ­ля­ю­щих (в основ­ном эми­гри­ро­вав­ших наших сооте­че­ствен­ни­ков) и дру­гие столь же опро­мет­чи­вые шаги. При этом как-то не заме­ча­ет­ся, что в Рос­сии оста­лось хоть и неболь­шое, но еще доста­точ­ное коли­че­ство моло­дых (в воз­расте 30–40 лет) амби­ци­оз­ных науч­ных сотруд­ни­ков, уже име­ю­щих извест­ность в мире. Имен­но груп­пы, сфор­ми­ро­ван­ные вокруг таких людей, мог­ли бы послу­жить точ­ка­ми роста новой вол­ны рос­сий­ской ФН, но нуж­на сроч­ная (пока они еще здесь и пока еще моло­ды) под­держ­ка со сто­ро­ны Ака­де­мии и госу­дар­ства. Сле­до­ва­тель­но, необ­хо­ди­ма тер­пе­ли­вая и посто­ян­ная разъ­яс­ни­тель­ная рабо­та сре­ди руко­во­ди­те­лей стра­ны. Эту рабо­ту нель­зя пере­ло­жить на обыч­ных науч­ных работ­ни­ков, так как обще­ние с госу­дар­ствен­ной эли­той для них про­сто недо­ступ­но.

Если же мы не спо­хва­тим­ся и не при­ло­жим уси­лий по каж­до­му из направ­ле­ний попу­ля­ри­за­ции, то науч­ный разум в нашей стране уснет. А что быва­ет при сне разу­ма, всем извест­но.

Вале­рий Дол­го­по­лов,
про­фес­сор, заве­ду­ю­щий лабо­ра­то­ри­ей кван­то­во­го
транс­пор­та Инсти­ту­та физи­ки твер­до­го тела РАН

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
1 Цепочка комментария
0 Ответы по цепочке
0 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
1 Авторы комментариев
Миныч Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Миныч
Миныч

«Для иллю­стра­ции ска­зан­но­го вер­нем­ся сно­ва к гра­фе­ну. За что, соб­ствен­но гово­ря, при­суж­де­на пре­мия? С точ­ки зре­ния ФН, он обла­да­ет сово­куп­но­стью любо­пыт­ных свойств. Этот набор свойств инте­ре­сен, но сре­ди них нет ниче­го, что вело бы к реаль­но­му науч­но­му про­ры­ву.»

Пра­виль­но, как ни кру­ти…
Нау­ка и не долж­на зани­мать­ся ядер­ны­ми и ракет­ны­ми рабо­та­ми…
Это уже инже­не­рия.
А зани­ма­ет­ся нау­ка и тока­ма­ком и маг­ни­та­ми для БАК…
И не может най­ти для инже­не­ров насто­я­щей боль­шой темы.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: