Пространство науки
Актуальные исследования и проекты
БФУ им. И. Канта
За несколько лет небольшой по столичным меркам региональный вуз превратился в научный центр мирового масштаба
В этом году БФУ им. И. Канта вошёл в топ-25 сильнейших технических вузов страны, попав в рейтинг лучших университетов мира RUR World University Ranking: Technical Sciences 2018 по качеству образования.
Tilda Publishing
Сегодня университет совместно с промышленными партнёрами реализует крупные проекты, общей стоимостью несколько сотен миллионов рублей. Здесь обсуждают разработки, которые в скором времени позволят забыть о серьёзных заболеваниях. В БФУ им. Канта спроектирован и создан уникальный лабораторный комплекс рентгеновской микроскопии, который не имеет аналогов в мире, запущен комплекс на базе ускорителя Ван де Граафа, позволяющий реализовывать уникальные методики исследований материалов.

Сотрудники научились с помощью специальных магнитных пинцетов управлять клетками организма, а в этом году вуз получил патент на изобретение, которое позволит заняться ранней генетической диагностикой риска развития сахарного диабета второго типа. Мы собрали самые актуальные исследования и проекты федерального университета.

Разработка полимерных рентгеновских микролинз
Tilda Publishing
Исследовательская группа БФУ им. И. Канта под научным руководством Анатолия Снигирёва совместно с коллегами из МГУ им. Ломоносова начала создавать рентгеновскую оптику нового поколения с использованием 3D-печати. На смену механическому прессованию линз из алюминия, никеля и бериллия радиусом в 50 микронов пришло изготовление миниатюрных — радиусом кривизны порядка 1 микрона с использованием трёхмерной лазерной печати.

Российские учёные смогли на 3D-принтере создать полимерную рентгеновскую линзу, которая позволяет увидеть объект наноразмера целиком, как в оптическом микроскопе.

Разработанная учёными БФУ им. Канта оптика позволит не только рассмотреть поверхность исследуемого объекта, а заглянуть внутрь, в биологические, химические процессы.

"Излучение будет более эффективным, но менее разрушающим. Оптика позволяет заглянуть в уже созданные структуры без их дезинтеграции. Это удаётся благодаря тому, что поглощается меньше излучения", — говорит Снигирёв.

Анатолий Снигирёв,
ведущий учёный в области рентгеновской оптики
После 20 лет работы в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле (Франция) создал международный научно-исследовательский центр "Когерентная рентгеновская оптика" для установок "Мегасайенс". Является разработчиком рефракционной оптики ("оптики Снигирёва"), позволившей существенно улучшить возможности управления рентгеновским излучением, создать рентгеновский микроскоп наноразмерного разрешения. Научный руководитель направления "Когерентная рентгеновская оптика", МНИЦ Когерентная рентгеновская оптика для установок "Мегасайенс" БФУ им. И. Канта, руководитель проекта "Разработка принципиально новой технологии управления параметрами рентгеновского излучения с наноразмерным разрешением с использованием наноструктурированных материалов элементов II периода", выполняемого в рамках постановления Правительства РФ №220 "Мегагрант".
В 2013 году проект стал победителем в престижном научном соревновании — конкурсе мегагрантов правительства РФ. Это стало безусловным признанием научной школы рентгеновских исследований, созданной в Калининградской области. Гранты выделяются в размере до 90 млн рублей каждый. Именно в рамках мегагранта в БФУ им. И. Канта была создана лаборатория рентгеновской оптики и физического материаловедения. Целью создания лаборатории являлась разработка рентгеновской оптики для научно-исследовательских центров на базе синхротронного излучения и создание на её основе новых высокоразрешающих методов диагностики для проведения исследований в области материаловедения, химии и биологии. Особая гордость лаборатории — установка SynchrotronLIKE (уникальный рентгеновский микроскоп), которую сконструировали и собрали сами сотрудники.


В этом году правительство РФ приняло решение строить две установки класса "мегасайенс": в новосибирском академическом кластере Институтом ядерной физики имени Будкера и в подмосковном Протвино НИЦ "Курчатовский институт". Создание в России мощного научного прибора по изучению структуры вещества на нанометровом уровне за 40 млрд рублей позволит российским ученым не ждать очереди на европейских синхротронах.

"В России возникла острая потребность в подготовке кадров. К сожалению, за последние 20 лет на территории РФ не было построено ни одного нового синхротрона. Конечно, отдельные группы российских ученых участвовали в создании таких установок, но это происходило достаточно локально. Когда речь идет о строительстве сразу двух машин, естественно возникает необходимость в новых кадрах с передовыми знаниями. В Курчатовском Институте и в Институте ядерной физики им. Будкера компетенции есть. Ведь синхротронная деятельность у них развивается уже давно. Но в этом случае мы говорим о самой установке. А что касается транспорта светового пучка на синхротроне от источника до потребителя, новых концепций оптики, формирования этого пучка, обработки и фокусировки — вот здесь требуются новые специалисты и подходы. Пять лет мы развивались в этом направлении. И теперь пришло время формировать целый отряд молодых ученых, которые на протяжении ближайших 5-10 лет смогут освоить новые компетенции для работы с новейшим инструментарием и создавать новые методы диагностики. Эту задачу мы ставим перед собой. Мы уверены, что наши компетенции будут востребованы при создании новых синхротронов в России и готовы принять активное участие в их создании, оснащении и дальнейшем использовании".

Также за последние годы силами сотрудников Центра под руководством Снигирева А.А. был разработан и создан уникальный научно-технологический продукт – ультракомпактный мини-трансфокатор для инструментального управления параметрами потока рентгеновского излучения для реализации в таких областях синхротронных, рентгеновских исследований как микроскопия. Благодаря своей конструкции и техническим решениям, опытный образец ультракомпактного рентгеновского мини-трансфокатора, как фокусирующее устройство может работать в широком диапазоне энергий рентгеновского излучения (от 2 КэВ до 100 КэВ) с возможностью легкого и быстрого перестроения по энергии и использования в "белом" пучке ультравысоких энергий, с высокой радиационной стойкостью при легкости настройки и перестройки системы.
"В науке не бывает так, что внезапно все гениальные собираются в одном месте. Здесь процесс строится иначе — из цепочки разных людей, от лаборантов до пытливых умов, которые совместно добиваются результата. В БФУ им. Канта такая атмосфера сложилась. Здесь всегда есть толковые ребята. В той же Европе иметь команду студентов, единомышленников, энтузиастов — большая проблема. Воспитывать несколько PhD, даже одного — это большая роскошь в европейском центре. А здесь мы имеем лабораторию, в которой работает десять аспирантов. Появляется возможность передать знания и опыт, это оказывается довольно эффективный способ. Мне кажется, что у Калининграда есть все шансы стать научным центром и звучать на уровне".
Анатолий Александрович Снигирёв, научный руководитель направления "Когерентная оптика", заведующий лабораторией рентгеновской оптики БФУ им. И. Канта
Взаимодействие
со швейцарской
компанией ABB
Tilda Publishing
В мае 2018 года на Петербургском международном экономическом форуме региональное правительство подписало соглашение со швейцарской инжиниринговым гигантом ABB, одной из крупнейших электротехнических компаний мира.

Компания ABB — мировой технологический лидер в области электрических сетей, электрооборудования, промышленной автоматизации, робототехники и электроприводов. Компания работает с заказчиками в сферах электроэнергетики, промышленности, транспорта и инфраструктуры. ABB ведёт бизнес в более чем 100 странах. Общее число сотрудников превышает 147 тысяч человек.
Антон Алиханов,
губернатор
"Калининградская область в силу географического положения, развитой инфраструктуры, исторически сложившихся сильных позиций в области развития науки и техники достойна того, чтобы стать одним из центров развития инжиниринга в России".
В Калининграде планируется создать проектно-инжиниринговый центр ABB. Подобные уже открыты в Бангалоре (Индия) и Остраве (Чехия). Более 100 инженеров и технических специалистов будут работать над проектами в системном бизнесе, предоставляя сервис мирового уровня для металлургической, горнодобывающей, морской, нефтехимической и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности.

Отвечать за подготовку специалистов будут шесть вузов: два томских университета, два калининградских (БФУ им. И. Канта и КГТУ), Сколково, а также Остравский университет. Основная задача, которая стоит перед БФУ им. И.Канта, — подготовить порядка 200 квалифицированных инженеров.

Артём Юров,
директор Института физико-математических наук и информационных технологий, профессор БФУ им. И. Канта
"Это консорциум вузов. Базовая идея заключается в том, что по отдельности у учебных заведений может не хватать компетенций, а вместе мы можем представлять мощную структуру, в которой будет реализована программа подготовки инженеров по трём направлениям: по автоматизации в индустрии, программированию и электротехнике. БФУ в некотором роде становится возглавляющей организацией. В основу обучения лягут образовательные программы, которые используются в Остравском университете, здесь уже давно готовят специалистов для ABB. Пока мы чуть обновили существующие программы подготовки в БФУ, а со следующего года запускаем уже полноценные магистратуры ABB".
3D-конструирование клеточных и тканевых структур
Tilda Publishing
Силами двух лабораторий — иммунологии и клеточных технологий под руководством Ларисы Литвиновой и новых магнитных материалов во главе с Валерией Родионовой — были разработаны и апробированы принципы электромагнитного управления клетками. Последние эксперименты показали возможность манипулирования живыми клетками, было изучено влияние на них магнитных полей и наночастиц. В планах — создание сложной клеточной структуры с помощью магнитного пинцета. Разработка представляет интерес для применения в биомедицине в области тканевой инженерии.
Валерия Родионова,
заведующая лабораторией новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта
"С точки зрения физики нужно параллельно решать две задачи: разработать и синтезировать наночастицы, оптимальные для помещения их в клетку, и разработать эффективный манипулятор с возможностью перемещать объект в заданном направлении. Можно сказать, что мы, работая с различными подходами в создании манипулятора, выбрали оптимальный и подошли к созданию прототипа. Но задача не только в эффективности и точности управления, а ещё в том, чтобы и оставить манипулируемый объект — клетку — живой и невредимой, тут, конечно, необходимы биологи. Необходимо, чтобы частицы, попадая в клетку, не сильно изменили её свойства, а при движении комплекса клетка-частицы клетка не трансформировалась",
Валерия Родионова, заведующая лабораторией новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта
3D-конструирование позволяет создать натуральную модель опухоли — патологические клетки, окружённые нормальными, —
и исследовать новые препараты. Цель — отрабатывать методы диагностики и лечения
рака на реальной человеческой ткани.
Лариса Литвинова,
заведующая лабораторией иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ им. И. Канта
"Задача биологической лаборатории — протестировать многочисленные разрабатываемые учёными материалы и вещества (имплантаты, наносуспензии и др.), планируемые к использованию в человеческом организме, в условиях in vitro (в пробирке) на клеточных системах (в основном мы работаем с клетками крови, лимфоцитами и с клетками жировой ткани). Необходимо ответить на вопрос: какова будет реакция клеток организма на тот или иной раздражитель? Каковы механизмы его действия? Какая концентрация вещества окажется пороговой? Будет ли эффективной минимальная его доза?"
Лариса Литвинова, заведующая лабораторией иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ им. И. Канта
Сотрудничество с "Технополисом GS"
Tilda Publishing
В 2013–2014 годах в БФУ им. Канта создали учебно-техническую лабораторию микроэлектроники и микроэлектронного проектирования. Тогда же запустили две магистерские программы: "Физика наноматериалов и наноструктур в электронных системах" и "Технологии проектирования и производства электронных систем в области телекоммуникаций". Магистранты в процессе обучения могли проходить практику на предприятиях "Технополиса GS", а в дальнейшем там же трудоустроиться. В настоящее время реализуется образовательная программа для бакалавриата — "Инфокоммуникационные технологии и системы связи".
"У нас идёт очень мощная работа. Готовим новый проект с GS Group. Речь идёт о создании целого направления, которое связано с наноэлектроникой. В прошлом году даже заговорили о его включении в федеральную целевую программу. Пока говорить конкретнее рано и озвучивать подробности рано".
Артём Валерьянович Юров, директор Института физико-математических наук и информационных технологий, профессор БФУ им. И. Канта.
GS Group —российский мультиотраслевой инвестиционно-промышленный холдинг, генеральный инвестор крупнейшего в стране частного инновационного кластера "Технополис GS".
В начале февраля было подписано трёхстороннее соглашение о сотрудничестве между GS Group, правительством области и БФУ им. Канта. Эта договорённость позволит реализовать уникальную для России комплексную программу прикладных и фундаментальных научных исследований в инновационной сфере.

Сотрудничество будет вестись по двум основным направлениям:

1. Партнёрство в области прикладных научных исследований. В регионе планируется создать передовые научно-исследовательские центры и лаборатории в сфере высоких технологий.

2. Совместная деятельность в области фундаментальной науки, в том числе проведение исследований и разработок по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России.
Первый шаг на пути к реализации грандиозных планов — создание на территории кластера образовательного научно-исследовательского центра. Он станет частью проекта университетского кампуса в области инженерных и технических наук. Здесь будет сосредоточена необходимая научно-техническая инфраструктура для проведения прикладных и научных исследований в области микроэлектроники и материаловедения, а в перспективе и фундаментальных научных разработок в нейротехнологиях, технологиях виртуальной и дополненной реальностей.
Мария Масальская
Мария Масальская, Александр Скачко
Автор проекта:
Дизайн и верстка: