У липні 2021 року запроєктом UKRATOPКиївський академічний університет (КАУ) отримав унікальне обладнання зІнституту фізики твердого тіла та матеріалів Асоціації Ляйбніца (IFW Dresden)– оптичну піч для вирощування монокристалів і обладнання для підготовки зразків, а також гелієвий кріостат із надпровідним магнітом з полем на 16 тесла, що є рекордним для України. Оптична піч уже зібрана й готова до роботи, інсталяція кріостату ще триває. Це обладнання є внеском німецьких колег у розбудову Спільної українсько-німецької лабораторії з дослідження квантових матеріалів таЦентру квантових матеріалів та технологій КАУ,що функціонує на базі Інституту металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України та має стати центром спільних досліджень для інших академічних інститутів і центром концентрації наукової молоді. Про українсько-німецьке наукове співробітництво на прикладі КАУ пресслужба НАН України поспілкувалася з директором КАУ академіком Олександром Кордюком. Академік Олександр Кордюк. Фото: пресслужба НАН України |
– Олександре Анатолійовичу, як розпочалася співпраця КАУ з німецькими партнерами?
– В IFW Dresden я провів 10 років, тож наша співпраця почалася доволі давно. Спільний проєкт КАУ та IFW Dresden з дослідження топологічних матеріалів – UKRATOP – з’явився завдяки науковому директору IFW Dresden доктору, професору,
а віднедавна ще й іноземному членові НАН України Бернду Бюхнеру.Саме він ініціював подання цього проєкту на конкурс Федерального міністерства освіти та наукових досліджень Німеччини (Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF). Мета проєкту UKRATOP – підтримка науки в Україні, обсяг фінансування – близько 1 млн євро.
Та оскільки німецький уряд не має права витрачати кошти платників податків за кордоном, було вирішено спрямувати левову частку бюджету проєкту на програму стажувань українських студентів, аспірантів і докторантів у Німеччині. Від початку було заплановано 12 стажувань для студентів (тривалістю по пів року), 6 – для аспірантів (по два роки) і ще 6 – для докторантів (по півтора роки). Цьогоріч ми відібрали стажерів уже вчетверте. Головна умова: вони мають захищати свої дипломні роботи і дисертаційні дослідження в Україні.
Як це працює, наприклад, зі студентами? На першому курсі магістратури студенти КАУ навчаються, слухають курси на кафедрах, на другому курсі – 100% свого часу присвячують науковим дослідженням. Так от, протягом половини другого курсу стажери виконують дослідження у Дрездені. В ідеалі це має бути спільне дослідження за тією ж темою, що й у Києві, тільки на іншому обладнанні. Хоча насправді іноді доводилося дещо коригувати теми робіт, але напрям загалом лишався незмінним.
Узагалі, проєкт UKRATOP є чотиристороннім: крім КАУ та IFW Dresden, у ньому також беруть участь Технічний університет Дрездена (TU Dresden) і Національна академія наук України. Виконуючи дослідження на базі IFW Dresden, українські студенти й аспіранти тимчасово вливаються у студентську програму Технічного університету Дрездена. Це дозволяє їм слухати курси на вибір і користуватися перевагами студентських квитків.
За період реалізації проєкту в Німеччині вже побували чи їдуть цієї осені 13 студентів КАУ, а також 8 студентів з інших провідних українських університетів, зокрема Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника. Бо, як я завжди наголошую, мета КАУ – долучення студентів не до КАУ, а до науки.
– Чи задоволені студенти і КАУ цим проєктом?
– Дуже задоволені! Наведу яскравий приклад. 2018 року ми відправили до Німеччини перших трьох студентів КАУ. Двоє з них – Микола Ковбаса і Павло Ханенко – повернулися до Києва після навчання у Московському фізико-технічному інституті [Київський академічний університет створено шляхом реорганізації Фізико-технічного навчально-наукового центру НАН України, котрий свого часу був Київським відділенням Московського фізико-технічного інституту (МФТІ); нині студенти КАУ більше не навчаються в РФ. – примітка пресслужби НАН України], а одна студентка – Ірина Ковальчук – вступила до нашої магістратури після бакалаврату в Національному авіаційному університеті, рівень випускників якого, як правило, значно поступається рівню випускників МФТІ чи Київського національного університету імені Тараса Шевченка або Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Ірина дещо гірше знала фізику й англійську мову, проте за пів року в Німеччині, вирощуючи монокристали та досліджуючи їх за допомогою магнітометра, електронного мікроскопа тощо, значно просунулась у розумінні фізики та подолала мовний бар’єр – оволоділа англійською настільки, що змогла хоч і не бездоганно, але вільно розмовляти.
– Чи відстежуєте долю випускників КАУ? Скільки з них залишається в науці, зокрема в академічних установах?
– Доля наших стажерів першого року проєкту URATOP склалася по-різному. Ірина Ковальчук зараз у декретній відпустці і поки що розмірковує над науковою кар’єрою. Двоє інших вступили до аспірантури – Павло Ханенко трохи повчився в Україні й виїхав за кордон, Микола Ковбаса залишився в Інституті фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України (його науковий керівник – завідувач фізики і технології низьковимірних систем цього Інституту член-кореспондент НАН України Федір Сизов).
 Академік Олександр Кордюк із випускниками КАУ 2019 року: зліва направо – Микола Ковбаса, Павло Ханенко, Ірина Ковальчук, Анастас Романський, Максим Золотуха. Фото – з Facebook-сторінки Ірини Ковальчук |
Стажери другого року не змогли вчасного повернутися додому через пандемію, тож було вирішено продовжити їхнє стажування, після якого вони вступили до аспірантури у Дрездені й у такий спосіб вирішили для себе проблему подальшого навчання. Однак стажер-аспірант Володимир Безгуба провів за цією програмою 2 роки в лабораторіях у Дрездені та цього року повернувся до КАУ й уже захистив кандидатську дисертацію.
Ще один яскравий приклад – Віра Шита, наша цьогорічна випускниця. Віра прийшла до КАУ з КПІ і була дуже активною студенткою. За проєктом UKRATOP вона стажувалась у Німеччині вже на першому курсі магістратури. Їй було трохи важко виконувати дослідження за кордоном і одночасно дистанційно слухати лекційні курси в Інституті теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України. Та, зрештою, така напружена праця дала позитивні плоди. Віра, за результатами своєї магістерської роботи, вже опублікувала наукову статтю у
«Physical Review Letters»– найкращому науковому журналі з фізики.
 Випускниця КАУ 2021 року Віра Шита (фото з Facebook-сторінки Віри Шитої) |
Загалом, спеціально статистику ми не ведемо. Але можу навести кілька прикладів, які ми нещодавно обговорювали. Скажімо, торік до аспірантури Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, що є базовим для кафедри біофізики і молекулярної фізіології КАУ, вступило шестеро із семи випускників цієї кафедри та випускниця кафедри теоретичної та математичної фізики КАУ. Я також знаю, що 10 із 19-ти цьогорічних випускників КАУ збираються вступати до аспірантури установ НАН України. Як усе буде – побачимо. Але, повторю, важливо не тільки те, що наші випускники обирають академічну аспірантуру, а й те, що вони не полишають науки. В Україні залишаються не всі наші випускники, хоча, можливо, на цьому етапі для нас це великий позитив. Значно краще, що вони залишаються в науці, хай навіть за кордоном, ніж кидають її після української аспірантури, бо зарплати їм не вистачає на життя. Ми підтримуємо зв’язки з українськими науковцями за кордоном, вони є живим і переконливим прикладом того, що в науці цілком можливо досягти успіху, але для цього потрібно їхати на Захід і там працювати. Але це загальносвітова практика. Далі вже наше завдання тут, в Україні, – створити цим фахівцям такі умови, щоб їм цікаво було повертатися. Зараз ми і працюємо над тим, аби перетворити відтік мізків на їх циркуляцію.
– Проєкт UKRATOP невдовзі добігає кінця. Чи планується щось натомість?
– Українські студенти дуже добре себе зарекомендували в Німеччині, німецькі партнери задоволені співпрацею і готові продовжувати фінансувати такі студентські візити навіть із власних коштів IFW Dresden. Наскільки нам відомо, уряд ФРН має намір підтримати ще кілька українсько-німецьких наукових проєктів, зокрема створення спільної лабораторії, яку фінансуватимуть протягом 4 років.
– Чи має до цього стосунок Спільна українсько-німецька лабораторія з дослідження квантових матеріалів у КАУ?
– Наша лабораторія прив’язана не тільки до фінансування за новим проєктом, яке ми сподіваємось отримати. Але, незалежно від того, виграємо ми конкурс чи ні, німецькі колеги готові вже зараз вкладатись у неї, зокрема передаючи обладнання. Дві установки ми вже отримали від них у рамках проєкту UKRATOP, оскільки серед його умов було постачання обладнання для спільної лабораторії в КАУ. Як я вже говорив, проблема полягає в тому, що, за німецьким законодавством, придбати нам нове обладнання з коштів проєкту було неможливо. Тож колеги з IFW Dresden купили нове обладнання собі, а власне обладнання, яким користувалися певний час, передали нам як гуманітарну допомогу.
 Отак транспортували й вивантажували цінну посилку. Фото: КАУ |
– Чим цікаве це обладнання? Які дослідження можна на ньому проводити?
– Фундаментальні дослідження певних фізичних властивостей, наприклад надпровідності, передбачають експериментальну перевірку гіпотез і теорій. Для цього потрібні високоякісні монокристали, адже тільки на монокристалах можна вивчати електронну структуру речовини і робити висновки про те, наскільки ця електронна структура відповідає пропонованим моделям, розрахункам. Коли з’являються нові матеріали на кшталт залізних надпровідників або високотемпературних купратів, дослідники чекають нових монокристалів, на яких можна вивчати не інтегровані, а конкретні характеристики. Вирощувати масивні монокристали з найрізноманітніших сполук дає змогу спеціальне оптичне джерело нагрівання – оптична піч, яку нам і подарували німецькі колеги. Її використовували передусім для вирощування високотемпературних надпровідників та інших оксидів.
 Монтування оптичної печі |
 Олеся Волошина й Олександр Суворов, які отримали досвід роботи в IFW Dresden за програмою стажувань UKRATOP, допомагають інсталювати та запустити оптичну піч. Фото: КАУ |
 Перша плавка. Фото: КАУ |
Ця оптична піч оснащена двома еліптичними дзеркалами: в одному фокусі стоять потужні люмінесцентні лампи, в другому – знаходиться ділянка розплавлення і формування стержня (завтовшки з олівець) із того чи іншого матеріалу, на кінець якого ставлять «затравку», з якої у стержні, що повільно обертається (впродовж дня чи тижня), виростає в монокристал. Завдяки цій установці можна виростити монокристали, які важко отримати іншими методами, – наприклад, монокристали з широкого класу багатокомпонентних квантових матеріалів. Хоча це навіть і не установка, а цілий комплекс для вирощування монокристалів, до якого входить ще й гідравлічний прес, за допомогою якого пресують уже згадані стержні.
 Дзеркала й інші елементи оптичної печі. Фото: КАУ |
Оптичну піч колеги з IFW Dresden збиралися передати нам іще 2018 року, але ми спочатку відмовлялися, бо, по-перше, тут бракує фахівців, які могли б на ній працювати, а по-друге, вона потребує доволі коштовних для нас витратних матеріалів, зокрема ламп і кварцових трубок. Другу проблему вже вирішено – витратні матеріали німецькі колеги теж нам подарували. Щодо першої, то зацікавлених студентів ми вже знайшли, а старших спеціалістів іще шукаємо.
Інша установка – кріостат, призначений для дослідження матеріалів у високих магнітних полях. Адже що вище магнітне поле, то більше можна дізнатися про матеріал. У нашому випадку надпровідний магніт дозволяє підняти поле аж до 16 тесла. Для України це рекордне значення, подібного обладнання у нас ніде більше немає, адже використання надпровідних магнітів потребує рідкого гелію, місця вироблення якого в Україні можна порахувати на пальцях однієї руки. З-поміж установ НАН України, це, зокрема, Інститут металофізики імені Г.В. Курдюмова, на базі якого і працюватиме кріостат.