Молодежь и наука

Три дня интенсивной работы

Третья летняя международная школа и совещание
по физике комплексных и магнитных мягких систем:
физико-механические и структурные свойства

Около 60 человек - лекторы и студенты - собрались на три дня в Лаборатории нейтронной физики, чтобы интенсивно поработать. Маститые ученые читали лекции и отвечали на вопросы, молодые - слушали, спрашивали и демонстрировали свои первые результаты на постерной сессии. Эта школа охватывает теорию, моделирование и экспериментальные исследования физико-механических, структурных и химических аспектов материаловедения, включая исследования биологических комплексных веществ, взаимодействие наночастиц с биомолекулами и клетками. На специальной секции освещались современное состояние и тенденции развития исследований веществ, обладающих магнитными свойствами: магнитных эластомеров, феррогелей, феррожидкостных кристаллов и других.

О том, как возникла эта школа, рассказывает председатель оргкомитета Мария Балашою (ЛНФ): Школа выросла из нашего сотрудничества с Западным университетом в Тимишоаре (Румыния). Мы много лет успешно сотрудничаем с профессором И. Бика в исследовании так называемых умных материалов. Умные материалы - это мягкое вещество в любых видах (полимеры, жидкости и т.п.) с магнитными частицами, на которые можно воздействовать разными полями, контролировать их свойства и создавать материалы с заданными свойствами. На школе собираются теоретики и экспериментаторы, причем экспериментаторы из разных областей. К нам приехали выдающиеся химики-синтезаторы, которые создают материалы, а затем изучают их магнитно-механические, диэлектрические, магнитно-оптические свойства. Мы изучаем их структуру, взаимосвязь между их новыми свойствами и структурными изменениями. Это необходимый шаг, чтобы получать материалы с заданными параметрами. Столпами нашей школы стали профессора И.Бика и Ю.Л.Райхер, который представляет сильную школу теоретиков из Перми.

Мне посчастливилось познакомиться с интересными специалистами, у нас возникло сотрудничество, а затем, можно сказать, и содружество: мы помогаем друг другу, обмениваясь идеями, информацией. И в этот раз в школе согласился участвовать специалист в области магнитных жидкостей, термомеханики магнитных жидкостей профессор В.Баштовой (Национальный технический университет, Минск). Он заведует кафедрой ЮНЕСКО "Энергосбережение и возобновляемые источники энергии" в своем университете. Мы укрепляем и расширяем междисциплинарность нашей школы, тем более что результаты этих исследований находят применение в различных приложениях - от технологических в промышленности до биологических и медицинских. Весь спектр можно увидеть в названиях докладов школы: там и биология, и наночастицы в технике и промышленности, в разных биомедицинских аспектах. Мы используем для исследований различные установки на ИБР-2, на этой школе о возможностях синхротронного излучения нам расскажет С.И.Тютюнников.

Первый раз мы собрались в Алуште в 2012 году, хотелось, чтобы школа работала в приятных, комфортных условиях, и действительно, все прошло очень удачно. Вторую провели в 2014 году уже в Дубне, и решили их организовывать раз в три года, чтобы можно было обсудить больше нового материала, поскольку от теории до эксперимента путь неблизкий. И вторая причина - Дубна ближе для российских участников, которые едут к нам из Красноярска, Перми, из других российских научных центров.

В этой школе участвуют студенты старших курсов и аспиранты из университетов Белоруссии, России и Румынии. Профессор Бика уже в возрасте, но работает со студентами очень активно. К сожалению, к нам не смог приехать проректор Западного университета О.Буною, который очень поддерживает эту группу студентов. Мы хотим организовать в университете Тимишоаре специализированную в этой области кафедру.

Ю.Л.Райхер (Институт механики сплошных сред Пермского федерального исследовательского центра УО РАН): Я заведую лабораторией физики и механики мягкого вещества. Мы не так давно поменяли название лаборатории, мягкое вещество - тема, которая последние годы стала очень важной и очень интересной. В действительности мы ей занимались давно, но название лаборатории было традиционное. Мягкое вещество - это все что хотите: живая ткань, полимеры, вязко-упругие растворы и еще много чего и органического, и неорганического. Это всегда по определению мультидисциплинарная работа, поэтому у нас работают механики, физики, с химиками мы сотрудничаем, поскольку наша лаборатория теоретическая. Без этого никак нельзя, потому что можно слишком увлечься теорией, а нужно стоять ногами на земле. Мы питаемся от экспериментаторов, а они питаются тем, что мы придумываем.

Что касается этой школы-конференции, она уже третья, ей пять лет. Я должен начать с благодарности ОИЯИ и Лаборатории нейтронной физики, потому что это единственная специализированная конференция. Есть конференции широкого профиля, где мягкому веществу отводится какая-то часть, но другой такой специализированной пока нет. Это очень важно. Дубна, с моей точки зрения, правильно смотрит в будущее и правильно себя ведет, собирая такую конференцию. Она способствует встрече людей, а тут и химики, и физики, экспериментаторы и теоретики, биологи, физхимики, - и всем нам тут очень хорошо и удобно. Я очень благодарен Маше Балашою, поскольку это, безусловно, ее инициатива. Она убедила руководство лаборатории в том, что это очень важно, а нам от этого хорошо, потому что Дубна - наукоград, наши города не такие, и здесь мы себя чувствуем комфортно, и эта конференция приносит пользу.

- Какие на сегодня уже есть достижения в этой области?

- Я могу говорить только о магнитной составляющей, а мягкое вещество - это очень-очень много чего. Мы занимаемся мягким веществом, в которое внедрены магнитные нано- или микрочастицы. Есть две вещи, над которыми мы работаем и считаем интересными: по части наночастиц это гипертермия, то есть нагрев объекта, куда введены такие частицы, магнитным полем. Эта история тянется от терапии онкологии, где, как хорошо известно, при нагреве до 43°С здоровые клетки угнетены, а злокачественные погибают, но нельзя всего человека прогреть до 43 градусов, он не выживет. Речь идет о локальной гипертермии, которую можно организовать только с помощью малых магнитных частиц. Их можно разогреть магнитными полями, которые ниже, чем, скажем, в микроволновках, то есть ткань вокруг не разогреется, нагреется только тот очаг, куда вы ввели частицы. Над этим работают многие лаборатории мира, сейчас есть множество вариантов этого метода, пока они все лабораторные, но их сейчас сильно продвигают, поскольку в них очень сильно заинтересовано все здравоохранение мира.

Второе направление - это так называемые магнитореологические полимеры. Это системы гораздо большего масштаба. Это не наночастицы, это микрочастицы, то есть их размеры порядка единиц микрон. Они вводятся в полимерные матрицы, слабо сшитые резины - упругие системы макроскопического размера. Из-за того, что матрица мягкая, при намагничивании магнитная и упругая энергии оказываются соизмеримы, то есть такие системы очень сильно деформируются в магнитном поле. А это означает возможность создания управляемых демпферов, виброзащит, мягких захватов для роботов. Была первая идея создания искусственных мускулов, но пока здесь есть отдельные поисковые работы. Если вы представите себе такой материал, который сильно играет и формой, и динамическими свойствами в зависимости от приложенного магнитного поля, то каждый сам захочет придумать что-нибудь. Например, одна из идей была - создать роботов с мимикой, для этого как раз подходят такие материалы.

Феличия Якоми (Университет А.Кузы, Румыния, на фото справа вместе с Марией Балашою): Я рада, что приехала в Дубну, я здесь уже второй раз. Мы сотрудничаем с одной группой из ЛНФ, с Михаилом Авдеевым и Тимуром Тропиным. Есть два проекта из программы сотрудничества Румыния - ОИЯИ, один из них как раз совпадает с направлением этой конференции - композиты из полимеров с наночастицами, этим и объясняется мой интерес. А более широкая задача - разработать некую дальнейшую стратегию развития сотрудничества. В нашем университете имени Алессандру Кузы (Яссы) сложилась уже довольно давняя традиция сотрудничества с ОИЯИ в этом направлении, так же, как ведут сотрудничество университеты в Тимишоаре, Клуже, Бухаресте. Исследовательская тематика во многом совпадает, а комплементарность методов сближает и закладывает основу для сотрудничества. Эти исследования сегодня актуальны во всем мире, они представляют большой интерес. Они привлекают много научной молодежи - молодых ученых и аспирантов. Например, у меня по этой тематике работают семь аспирантов

Завершилась школа вручением наград молодым ученым за лучший устный и постерный доклад.

Ольга ТАРАНТИНА,
перевод Марии БАЛАШОЮ, фото Елены ПУЗЫНИНОЙ