НОБЕЛІВСЬКИЙ ЛАУРЕАТ ВІДВІДУЄ УКРАЇНУ ЗА ПОКЛИКОМ СЕРЦЯ

Лауреатам Нобелівської премії віддають високі почесті в королівському палаці. З науковими, творчими геніями охоче спілкуються монархи, президенти, глави урядів... Відзначеному нинішньої осені цією найпрестижнішою нагородою академіку з Санкт-Петербурга Жоресу Івановичу Алфьорову дорога пам’ять і про інші, нехай не такі «зоряні», але глибоко хвилюючі зустрічі.

...На фотознімках, зроблених недавно українськими колегами Алфьорова, бачимо село Комарівку на мальовничій Черкащині. Сюди віце-президент Російської академії наук наприкінці літа приїхав, як він каже, за покликом серця — відвідати могилу рідного брата-артилериста, учасника Корсунь-Шевченківської битви. Старший лейтенант Маркс Іванович Алфьоров героїчно загинув тут у лютому 1944 року. Біля Комарівки знаходиться Байкове поле, де бої були особливо жорстокими. Військові історики свідчать про оточення в Корсунь-Шевченківському «казані» дев’яти гітлерівських піхотних дивізій, однієї танкової дивізії та моторизованої бригади. Фашисти чинили відчайдушний опір, намагаючись вирватися з кільця. 206-а стрілецька дивізія, у складі якої воював старший брат майбутнього академіка, на своїй ділянці фронту не пропустила ворога, але майже повністю полягла. Непросто давалися славнозвісні перемоги... Про це нащадкам розповідають гранітні плити на братських могилах, які бережно доглядають учні сільської середньої школи.

Ці привітні хлопчики й дівчатка викликали теплі почуття в гостя з берегів Неви. Він з великим інтересом оглянув три музеї, створені в стінах комарівської школи: Корсунь-Шевченківської битви, великого Кобзаря та української пісні. Діти та їхні вчителі-наставники зуміли знайти чимало цінних експонатів, реліквій. Після копіткого вивчення матеріалів військових архівів їм удалося назвати багато імен загиблих воїнів... Ці добрі справи гаряче схвалив Алфьоров. І відразу заявив привітним господарям: особисто бере шефство над сільською школою, зобов’язується покращувати її матеріально-технічну базу. Жорес Іванович і директор школи Ірина Миколаївна Камінська вирішили подружити старшокласників Комарівки, котрі цікавляться фізикою, з їхніми ровесниками — вихованцями ліцею, відкритого при Санкт-Петербурзькому науково-освітньому центрі. Його засновник і керівник — академік Алфьоров. Він не лише віце-президент РАН і глава парламентського комітету з науки, а й (насамперед) директор санкт-петербурзького академічного Фізико-технічного інституту імені А.Іоффе.

Через місяць після згаданої зустрічі попутник Ж.Алфьорова по подорожі до Черкащини, генеральний директор науково-виробничого концерну «Наука» Сергій Юрійович Ларкін привіз із столиці України до комарівської школи два ком-п’ютери. Їх подарував сільським дітям очолюваний Ларкіним науково-дослідний центр «Фонон» при Міністерстві освіти і науки. Ще два комп’ютери незабаром прибудуть у Комарівку з Санкт-Петербурга від Алфьорова.

— У листопаді Жорес Іванович черговий раз приїде до Києва на україно-російський семінар з нанофізики й нано-електроніки, — говорить Сергій Ларкін. — Після цього ми з ним знову поїдемо в Комарівку. Коли академік вручить дітям ще два комп’ютери, у школі буде вже укомплектований кабінет інформатики. Алфьоров опікується старшокласниками села, а ми, кияни, крім всього іншого, вирішили приділити увагу й учням молодших класів: запросили їх до Києва на свято новорічної ялинки, на Різдво.

Розповівши читачам про людські контакти нобелівського лауреата в Україні, поведемо мову й про наукові. Вони настільки ефективні, що напевно не залишать нікого байдужим. Просимо про це розповісти київського соратника Алфьорова С.Ларкіна.

— Нобелівську премію в галузі фізики присуджено Жоресу Івановичу Алфьорову за відкриття, зроблене ним ще на рубежі 60—70-х років, але яке в наступні три десятиліття викликало грандіозний прогрес в електроніці, — говорить Сергій Юрійович. — І воно (тут нема ніякого перебільшення) благотворно вплинуло на всю земну цивілізацію. Алфьо-ров вивів напівпровідникову техніку з безвиході — виявив так звані гетеропереходи чи гетероструктури (у перекладі з грецької «різнорідні» структури), отримувані на основі сполук рідкоземельних металів групи А3В5 у таблиці Менде-лєєва. Нововведення дозволило в тисячі разів зменшити розміри активних елементів в електроніці, тобто різко підвищити рівень мініатюризації електронної техніки, а це надзвичайно важливо для всіх її конструкцій. Відкриття також дозволило піти в інший, сприятливіший частотний діапазон, створити пристрої, менш уразливі для перешкод, набагато чутливіші; воно забезпечило справжній прорив у супутниковому, космічному зв’язку, у лазерній і волоконно-оптичній техніці, у приладах запису й зчитування інформації, у сучасних уявленнях про квантові суперкомп’ютери.

У наших бесідах Жорес Іванович неодноразово підкреслював: його відкриття — надбання не тільки російської науки; він спирався у своєму пошуку на досягнення і російських, і українських, і білоруських, й інших учених колиш-нього СРСР. Зокрема, Алфьоров завжди віддає належне блискучій науковій школі фізики напівпровідників, яка сформувалася свого часу в Україні і яка підживлювала ідеями всю світову науку.

— Як вас звела доля з Алфьо-ровим?

— Це сталося п’ять років тому в Москві, на семінарі з квантових комп’ютерів. Він приїхав туди з Санкт-Петербурга, я — з Києва. Цю просту на вигляд, скромну в поводженні, добродушно усміхнену людину де-небудь на вулиці швидше сприймеш за майстра. А він же — інтелектуал найвищого гатунку, володар бага-тьох найпочесніших титулів... Жорес Іванович уразив мене своєю сенсаційною науковою доповіддю, кулуарними бесідами, дотепними репліками про гетероструктури. Він володіє дивовижним даром привертати увагу до того, про що говорить. Того дня завдяки йому я усвідомив, що для мене й багатьох моїх колег не буде нічого важливішого, ніж участь у розв’язанні невідкладних проблем нанофізики й наноелектроніки.

— Ви назвали два терміни, які для частини читачів звучать незвично.

— Відразу роз’ясню: слово «нанос» у перекладі з грецької означає «карлик». Приставка «нано» слугує для позначення однієї мільярдної (!). Приклад: один нанометр дорівнює одній мільярдній частині метра. От на які рівні проникнення в матерію вийшли сучасні наука й техніка!

Коротко нагадаю: у 60-ті роки минаючого XX століття, як відомо, виникла галузь електроніки з приставкою «мікро» («мікрос» грецькою — «маленький»; один мікрометр дорівнює мільйонній частині метра). Поява мікроелектро-ніки була викликана життям: ускладнювалися функції апаратури, зростали її габарити (що вельми небажано!), підвищувалися вимоги до її на-дійності. І ще жахлива трудомісткість. У окремих приладах монтувалися десятки тисяч окремо виготовлених електронних ламп, транзисторів, конденсаторів, резисторів, трансформаторів. Складання їх шляхом з’єднання виводів паянням або зварюванням робило апаратуру громіздкою, трудомісткою у виготовленні, не досить надійною в роботі, витрачалося безліч електроенергії. Пошуки шляхів усунення цих недоліків привели до появи нових конструкторсько-технологічних напрямків створення електронної апаратури: друкарського монтажу, модулів і мікромодулів, а потім і інтегральних схем.

А нині напівпровідникова електроніка починає перехід до нанометрових масштабів приладів. Це завдання принципово відрізняється від тих, що вирішувалися під час народження мікроелектроніки. Електронні з приставкою «мікро» прилади в основному не відрізняються від своїх макроскопічних попередників, тому вони фактично вимагали лише розробки засобів зменшення розмірів. Проте при переході у світ нанометрових розмірів починають діяти фізичні обмеження. Виявляються так звані розмірні ефекти: фізичні властивості речовин істотно змінюються із зменшенням розмірів виробів. Але назад дороги немає. Загальновизнано: рівень електронної техніки в тій або іншій країні вирішальним чином впливає на її місце у світовій конкуренції.

Багатообіцяючим є створення наноструктур, де роль функціональних елементів виконують навіть... окремі молекули! У перспективі це дозволить використовувати принципи прийому й переробки інформації, реалізовані в біологічних об’єктах (молекулярна нано-електроніка).

— Розкажіть, будь ласка, трохи докладніше про внесок академіка Алфьорова та його послідовників у це перетворення цивілізації.

— Тоді, коли я загорівся науковими ідеями Жореса Івановича, мій вік уже не був ані студентським, ані аспірантським, але я вважаю себе його учнем, оскільки відшукую щонайменші можливості для ділового спілкування з ним, перечитую його наукові праці... Протягом десяти років я є директором державного науково-дослідного центру «Фонон». Колектив займався дуже важливою справою — розробкою систем надпровідникової електроніки. Але й на пострадянському просторі, і в усіх розвинених зарубіжних країнах фінансування робіт у цій сфері стало скорочуватися. Світ переконався: високотемпературна надпровідність не дала очікуваних результатів. І тут раптова зустріч з академіком Алфьоровим, котрий пристрасно закликає: «Зверніть погляд на відкриті мною гетероструктури, вони вже давно чекають свого часу!»

Отже, ще наприкінці 60-х років Жорес Іванович зумів ліквідувати бар’єр у фізиці твердого тіла, який вважався нездоланним. Панівна тоді електроніка з приставкою «мікро» спиралася на використання рідкоземельного елемента германію і вельми поширеного в природі кремнію. З цих двох її тоді основних конструкційних матеріалів виготовляли транзистори, діоди, мікросхеми та інші базові елементи. І вважалося, що в принципі для таких виробів існують межі, насамперед пов’язані з межами легування шарів, тобто введення до їхнього складу речовин, які надають їм заданих властивостей. Потрібно було шукати нові матеріали, аби рухатися далі шляхом мініатюризації. Алфьоров запропонував перейти до матеріалів рідкоземельної групи, яка в таблиці Менделєєва відповідно до валентності позначена як А3В5. Увага зосередилася на арсеніді галію — сполуці миш’яку з галієм. Ці рідкоземельні метали звичайно важко поєднуються; ніхто не міг припустити, що їхня сполука дасть якусь користь електроніці. Зокрема, у шостому томі «Великої Радянської Енциклопедії» (1971 р.) сказано: «Широкого промислового застосування галій поки що не має». Колись вважалося, що одержати стійке легування та стійкий гетероперехід у такий спосіб неможливо. Але Алфьорову це вдалося. Саме він створив перший у світі напівпровідниковий лазер, що викликало справжню революцію в інформатиці.

На жаль, за це відкриття всерйоз ухопилися не співвітчизники, а американці. Звісно, велике нововведення Алфьорова було запатентоване, його пріоритети були цілком підтверджені й захищені. Але практичне використання найважливішого відкриття в найширших масштабах здійснили не тодішні радянські, а західні фірми. І те, що Алфьорову нарешті присуджено Нобелівську премію, засвідчує, що Захід має чітке уявлення, хто ж цілковито змінив електроніку, та й усю цивілізацію. Гетероструктура, народжена науковим осяянням ученого з берегів Неви, є в кожному мобільному телефоні! А наскільки мініатюрні засоби зв’язку змінили на краще умови життя людей, які величезні зручності створили! Відкриття гетероструктур викликало появу так званих хемп- і фет-транзисторів з раніше нечуваною чутливістю, появу конвекторів для супутникових антен. І все людство енергійно зробило крок в епоху супутникового зв’язку. Вдалося подолати перешкоди, які раніше не вдавалося усунути; у нової техніки значно вища «роздільна здатність». Завдяки Алфьорову народилися комп’ютери значно вищого класу. Знавці історії науки висловлюються так: той маленький лазер, який Жорес Іванович увів у дію в своїй санкт-петербурзькій лабораторії, змінив ноосферу!

— Тепер зрозуміло, чому ви, Сергію Юрійовичу, стали таким переконаним прибічником практичного застосування відкриття Алфьорова.

— І не лише я. Уже велика група вчених і фахівців України бореться за затвердження та реалізацію життєво важливої науково-технічної програми «Нанофізика і наноелектроніка». Звісно, мікроелектроніка поки не вичерпала своїх можливостей (щодо випуску ряду промислових виробів). Але коли говорити про науку, то це вже давно освоєний високорозвиненими зарубіжними фірмами простір, давно пройдений етап. І витрачати зусилля держави на надбання минулого — те саме, якби ми в нашій країні розпочали нині боротися за електронні лампи! Тому сьогодні слід найсерйознішим чином піклуватися про розвиток наноструктур, про наноелектроніку. А Держкомітет промислової політики України дорікає: мовляв, навіщо захоплюватися «фантастикою», краще займіться більш грунтовно мікроелектронікою — там усе апробовано, перевірено, є виробнича база.

— А як у російських колег?

— Вони вже понад десять років серйозно займаються наноелектронікою, значно просунулися вперед. Я попросив Алфьорова підтримати ідею спільної українсько-російської програми. У таких ситуаціях нема рації бути сепаратистами... Тим більше, що ми переконалися: з російськими колегами в нас збереглися давні дружні стосунки, творчі контакти. Алфьоров, його сподвижники запевнили: охоче поділяться з нами своїми результатами, тим самим ніби підтягнуть нас на кілька років уперед. Та й нашим ученим, фахівцям електронної промисловості є чим поділитися для обопільної користі.

— Об’єднання зусиль уже розпочалося?

— Так. Розроблено проект спільної, українсько-російської науково-технічної програми «Нанофізика і наноелектроніка». Цей документ, затверджений президентом Національної академії наук України Борисом Патоном, міністром освіти і науки України Василем Кременем, нині знаходиться на розгляді в Кабінеті міністрів України. Чекаємо на постанову уряду. Якщо він дасть «добро», відкриється реальна можливість нашого прориву до високих технологій із випередженням сьогоднішніх зарубіжних країн-лідерів у цій галузі.

Коли спільний проект був ще в стадії розробки, академік Алфьоров неодноразово приїжджав до Києва. Ми його радо приймали в себе в науково-виробничому концерні «Наука». У складі концерну є Світловодський завод чистих металів (Кіровоградська область). Він, як і ряд інших українських підприємств, може зробити дуже багато для здійснення наших спільних задумів. У цьому плані Жорес Іванович виконав прохання віце-прем’єра Російської Федерації Іллі Клебанова ознайомитися з обстановкою на підприємстві, яке переживає економічні труднощі, щодо розміщення інвестицій Росії. З цією метою ми з Алфьоровим і академіком НАН України Антоном Григоровичем Наумовцем з’їздили до Світловодська. Наша сторона схвально зустріла пропозицію Алфьорова, щоб українські підприємства електронної галузі ввійшли в глибоку кооперацію з російськими, відновили давні, дуже плідні зв’язки.

— Сергію Юрійовичу, наведіть, будь ласка, головні аргументи, які обгрунтовують корисність цієї спільної програми для України.

— Після здобуття державної незалежності Україна вже мала досить розвинену фізику напівпровідників і напівпро-відникову промисловість. Світове визнання здобули наукові школи в експериментальній і теоретичній фізиці напівпровідників, засновані відповідно академіками НАНУ В.Лашкарьовим і С.Пекарем. Ці школи забезпечили підготовку висококваліфікованих кадрів, завдяки чому сильні центри з фізики напівпровідників сформувалися не лише в Києві та Харкові, а й у Львові, Чернівцях, Ужгороді, Запоріжжі, Одесі, Херсоні. У радянські часи було створено досить потужну електронну промисловість у різних регіонах України. У нас створено також стартовий технологічний потенціал, який дозволяє працювати в галузі нанофізики й наноелектроніки. В Україні налічується понад 100 підприємств, здатних випускати сучасну елементну базу та складні функціональні пристрої. Але завантажені роботою вони тільки на 15—20 відсотків. Пріоритетний розвиток наноелектроніки дасть змогу компенсувати розпад традиційної кремнієвої транзисторної електроніки.

У нас є великі запаси кольорових металів і напівпро-відникових матеріалів. Але вони експортуються як сировина, у сотні разів дешевша, ніж мікролазерні й гетероелектронні пристрої, що виготовляються з цих матеріалів. Технологічне відставання України (як і інших країн СНД) на 5—10 років без істотної фінансової підтримки не дозволяє підприємствам радіоелектронної галузі підняти своє виробництво, вийти на міжнародні ринки.

— Хоч би коротенько — про учасників програми, про ваші перші спільні кроки.

— У травні 1999 року в Києві відбулася перша україно-російська нарада з нанофізики і наноелектроніки. За її результатами ми підписали спільний меморандум, концепцію та структуру проекту програми. Від Росії в нараді брали участь академік Алфьоров і його найкомпетентніші сподвижники. Жорес Іванович привіз на береги Дніпра блискучу команду: головного фізика Сибіру М.Неізвєстного, свого заступника у фізтеху РАН Ю.Копаєва та інших дослідників з переднього краю наукового фронту. Найвизначніші фахівці представляли українську сторону. Серед них академік НАНУ, професор Київського університету імені Т.Шевченка М.Находкін, академік-секретар відділення фізики й астрономії НАНУ А.Наумовець, академік, директор Інституту фізики напівпровідників НАНУ С.Свєчніков та інші.

Загалом ми затвердили 140 спільних проектів.

— Отже, керований вами концерн «Наука» міцно вхопився за наноелектроніку, за практичне втілення технологій, породжених відкриттям Алфьорова. Яку користь це принесе в найближчому майбутньому?

— Ми серйозно просунулися в розробці енергозберігаючих світлодіодів. Передали партнерам — київському НДІ «Мікроприлад» наші нові пристрої з нанесення наношарів у циклі формування світлодіодів... Випуск червоних світлодіодів — тих, приміром, що діють у телевізорах, давно освоєний українською промисловістю, але це — вчорашній день. Нині є велика потреба у світлодіодах з наношарами! Такі вироби — над’яскравісні. Що це означає?.. Ви бачили на деяких київських перехрестях нові світлофори на світлодіодних матрицях? Ось це і є над’яскравісні світлодіодні матриці. При цьому вони споживають значно менше енергії, ніж їхні попередники. Нові світлодіоди мають ккд (коефіцієнт корисної дії) перетворення енергії на світло, близький до 90 відсотків! Порівняймо: у загальновідомих ламп розжарювання ккд 0,3 відсотка — більш як у 270 разів менший! Світлофори на основі червоних над’яскравісних світлодіодів для київських вулиць — це розробка Інституту фізики напівпровідників НАН України. А ми поставили за мету налагодити випуск над’яскравісних світлодіодів блакитних і в майбутньому білих — із ще яскравішим світінням. Що це дасть? Для освітлення найрізноманітніших об’єктів буде потрібно в тисячу (!) разів менше електроенергії. Замість традиційних ламп у квартирах, на підприємствах, в офісах, магазинах, театрах, на вулицях щедро даватимуть світло маленькі діодні матриці.

— Наскільки зухвала мрія близька до реальності?

— Нам потрібні два-три роки. Нині ми розгортаємо виробничу лінію, на якій разом з київським «Мікроприладом» почнемо відпрацьовувати технологію.

— Тут також працюють ідеї Алфьорова?

— Звісно. Саме алфьоровську технологію ми й реалізовуватимемо, організовуючи випуск нових світильників!.. Другий наш напрямок — створення твердотільної елементної бази на основі арсеніду галію. У кооперації з академіком РАН Миколою Григоровичем Неізвєстним створюємо українські хемп- і фет-транзистори. Наша спільна мета — покласти край залежності від елементної бази західного виробництва при створенні супутникових систем зв’язку, мобільних телефонів. Беручи участь у всіх сучасних пристроях у галузі зв’язку, ці транзистори будуть значно дешевші від імпортних.

Третій напрямок — група співробітників нашого концерну, керована кандидатом тех-нічних наук Віталієм Босим, розробляє так звані резонансні тунельні діоди на основі арсеніду галію. Ці компоненти дозволять по-новому вирішити питання сенсорики (від латинського «сенсиліс» — «чутливий»). На основі цих резонансних діодів у Росії вже нині виготовляють сенсори на кшталт «електронного носу», які реагують на найменші домішки в повітрі певних хімічних речовин, і на кшталт «електронної мови» — сенсори, що вказують на наявність у воді ряду домішок. Отже й Україна зробить гідний внесок у виявлення та тонкий аналіз найдрібніших забруднень навколишнього середовища.

Четвертий напрямок — участь у створенні сенсорів не електронних, а діючих на основі наночутливих мембран. Ці роботи ми виконуємо спільно з Інститутом фізики напівпровідників НАН України.

Тепер слово за урядами двох країн, які мають затвердити спільний проект.