Ученые Дальнего Востока создают оптическую платформу для мониторинга состояния окружающей среды

Идея научных сотрудников Лаборатории прецизионных оптических методов измерений ИАПУ ДВО РАН близка к воплощению, оптическая платформа для будущего прибора находится на стадии лабораторного макета

ZRPRESS.Ru и Деловая газета «Золотой Рог» продолжают проект «Экология, наука и бизнес Дальнего Востока». Главные задачи - акцентировать внимание на наиболее острых экологических проблемах региона, выяснить возможные пути их решения через создание и внедрение в практику научных разработок - технологий, ноу-хау, а также определить «цену вопроса» и инвестиционный интерес бизнеса и делового сообщества в сохранении уникальной природы Дальнего Востока. Нашими экспертами стали ведущие ученые Приморья и Дальнего Востока.

«То, что мы сделали с окружающей средой за последние 50 лет, сопоставимо с ущербом, который ей нанесло человечество за два предыдущих тысячелетия»

Как отметил Юрий КУЛЬЧИН, директор Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН), заместитель председателя ДВО РАН, заместитель директора Школы естественных наук ДВФУ, «то, что мы сделали с окружающей средой за последние 50 лет, сопоставимо с ущербом, который ей нанесло человечество за два предыдущих тысячелетия». Поэтому из нескольких важных направлений, связанных с окружающей средой, ее защитой, важное место в ИАПУ отводится технологиям мониторинга. Ученые института существенно продвинулись в своих разработках.

ZRPRESS VIDEO Юрий КУЛЬЧИН, директор Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН), рассказал о научных разработках института в области экологии.

Досье «Золотого Рога»: Олег Борисович ВИТРИК – 53 года, родился в г. Находке Приморского края, окончил в 1986 году специальный факультет физики Московского инженерно-физического института (МИФИ), доктор физико-математических наук, профессор, признанный специалист в области лазерной физики, оптоэлектроники, плазмоники и нанофотоники, главный научный сотрудник Лаборатории прецизионных оптических методов измерений Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН)

Наш разговор пойдет о нанофотонике и ее применении в тестировании среды на наличие тех или иных примесей.

Досье «Золотого Рога»: Нанофотоника - раздел фотоники, изучающий физические процессы, возникающие при взаимодействии фотонов с нанометровыми объектами. В свою очередь, фотоника - это дисциплина, занимающаяся фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими сигналами, а также созданием на их базе устройств различного назначения. Нанофотоника возникла на стыке оптики, лазерной физики, квантовой электроники, физики и химии твердого тела, материаловедения, физической химии.

- Олег Борисович, в чем суть ваших исследований?

- Суть в использовании фотоплазмонных элементов в виде световодов, покрытых металлом. Из-за взаимодействия света, который направляется по световодам с металлическим покрытием, возбуждаются волны, которые поглощают часть света определенной длины волны. Длина волны – это цвет. Например, вводим белый цвет, а на выходе - все, кроме красного. Если поменять показатель преломления внешней среды, условия возбуждения плазмонов изменятся и в прошедшем свете начнет теряться, допустим, не красный цвет, а желтый. Таким образом, по изменению цветовой гаммы можно судить о том, что во внешней среде что-то произошло.

Досье «Золотой Рог»: Плазмон или плазмон-поляритон - это квант энергии связанного состояния электромагнитной волны и коллективных колебаний электронного газа в металле. Такая связанная волна удерживается вблизи границы раздела металл – диэлектрик и распространяется вдоль нее на значительные по сравнению с длиной световой волны расстояния.

«В основу заложены рецепторы, чувствительные к определенному типу биологических или химических загрязнителей»

- Какова главная цель ваших исследований и существуют ли приборы измерения, построенные на этом принципе?

- Существующие на сегодня приборы имеют высокую чувствительность измерений, это 10 в минус восьмой единиц показателя преломления. Но они очень объемны, их можно использовать только в лабораторных условиях. Их нельзя положить в карман, привезти в конкретное место и произвести экспресс-анализ. Мы хотим сделать прибор с меньшей чувствительностью, но компактным, удобным для переноса.

Такими приборами смогут пользоваться, например, таможенные органы, задача которых - выявить ввоз на территорию нашей страны незаконных веществ. Ими смогут пользоваться экологические организации, медики или санитарные органы для быстрого выявления вирусов, например, у пассажиров международных рейсов, и пр., пр.

Создание таких приборов - совместная задача нескольких институтов. Наш делает оптическую платформу, а роль химиков – найти анализаторы на каждый вид загрязнителя. В их основе заложены рецепторы, чувствительные к определенному типу биологических или химических загрязнителей. Эти рецепторы наносятся в виде покрытия на металлическую пленку прибора. Наличие выявляемых биологических или химических объектов изменяет показатель преломления этого покрытия.

В настоящее время мы проводим совместную работу с рядом стран Европейского союза - Румынией, Францией, Германией - по изобретению мини-прибора, который позволит проводить экспресс-анализ на присутствие наркотических веществ в различных жидкостях, в том числе в крови человека. И здесь наша задача также состоит в том, чтобы создать оптическую платформу, способную улавливать мизерные изменения показателя преломления.

- Один прибор способен анализировать только какой-то один элемент?

- Да, универсального прибора нет. Анализатор выбирается в зависимости от того, какое загрязнение или вирус подозревается у конкретного субъекта или объекта.

- На какой стадии исследований вы находитесь?

- На стадии лабораторного макета. Далее нужно, чтобы в работу включился инженер-конструктор, который бы сделал опытный образец. А следующая задача – запуск его в серию. Задача наисложнейшая, это стадия отраслевого НИИ, а их сейчас нет.

Можно сделать дрель из детского конструктора. Но что ей можно насверлить? Нужно, чтобы прибор был сделан в железе, грамотно и по ГОСТам, чтобы он работал не только в лабораторных условиях, но стабильно при разных условиях. Эти требования выставляет потребитель. И соответствие им обеспечивают профессионалы соответствующего профиля: конструкторы и технологи.

- Ваше исследование является чьим-то заказом?

- Научное исследование всегда начинается в порядке инициативы. Мы даем идеи, показываем, что наука может сделать. Классически эти идеи должны собираться в программы, ориентированные на развитие той или иной отрасли. И когда проработка идей осуществлена, должны вырабатываться требования для конструкторских бюро и т. д.

Превратить идею в продукт безумно сложно даже там, где, казалось бы, для этого созданы все условия. За рубежом есть так называемые science park (научные парки), это площадки, на которых идеи воплощаются в продукт. Но даже там непросто воплотить идею в продукт. Это им сложно, а нам практически совсем невозможно. Раньше были отраслевые НИИ, их разогнали, за то, что плохо работали. А сейчас вообще ничего не осталось. У нас на Дальнем Востоке нет ни одной структуры, по крайней мере в моей области, которая бы занималась продвижением идей на рынок.

Видеорепортаж ОТВ Приморье

Надежда ВОРОНЦОВА.

Специальный проект ZRPRESS.Ru и Деловой газеты «Золотой Рог».