Новые лаборатории: как развивается инфраструктура российских вузов

Фото: Юрий Смитюк / ТАСС

В науку все чаще влюбляются с первых курсов университета или даже раньше — со школьной скамьи. Сегодня, чтобы достичь технологической независимости страны, особенно важно поддерживать такой выбор молодых людей: открывать перед ними новые перспективы и повышать интерес к научной деятельности.

Сейчас отдельные научные организации и университеты столкнулись с ограничениями при использовании зарубежного научного оборудования. В связи с этим вопрос технологического суверенитета встал особенно остро. Началась активная работа по замещению и поддержке уже импортированных производственных систем, а также замена ввозимого ранее доступными решениями.

В 2022 году по национальному проекту «Наука и университеты» Министерство науки и высшего образования России запланировало создание 240 новых лабораторий в университетах и научных институтах по приоритетным направлениям. Среди них новая медицина, микроэлектроника, сельское хозяйство, новая энергетика, климатические исследования. Также лаборатории создаются в организациях — участниках отбора программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

«Создание таких лабораторий по всей России — это эффективная мера для вовлечения талантливой молодежи в науку», — отмечает глава Минобрнауки России Валерий Фальков. Он отметил, что по условиям, не менее 2/3 коллектива такой лаборатории должно состоять из молодых исследователей, в том числе выпускников бакалавриата, магистратуры или специалитета.

«Это уникальная возможность попасть в настоящую науку сразу после вуза», — подчеркнул Фальков.

Как все начиналось

Инициатива по созданию новых лабораторий для поддержки молодых ученых запущена в 2018 году по федеральному проекту «Развитие человеческого капитала в интересах регионов, отраслей и сектора исследований и разработок» национального проекта «Наука и университеты».

Общее финансирование программы составляет более 8 млрд руб. ежегодно. Выделенное по национальному проекту финансирование может покрыть оплату труда научных сотрудников лаборатории, оснащение оборудованием, приобретение необходимых для проведения исследований расходных материалов и реагентов, участие молодых ученых в научных мероприятиях с целью представления результатов исследований, оплату публикаций. На сегодняшний день уже создано 500 новых лабораторий, из них 344 в научных организациях и 156 — в организациях высшего образования.

Особая ценность инициативы — поддержка молодых коллективов. Согласно нацпроекту «Наука и университеты» средний возраст участников лаборатории должен быть не более 39 лет. Так, сегодня в них трудоустроены уже 6000 ученых, из которых 5000 — молодые исследователи. Коллективы формируются из аспирантов, инженеров-исследователей, профессорско-преподавательского состава вузов, научных сотрудников отраслевых ведомств и предприятий.

И.о. ректора Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (в нем создана одна из лабораторий) Михаил Гордин, отмечает, что тесное взаимодействие с научными кластерами обеспечит магистрантам и аспирантам подготовку на базе реальных проектов. Их реализация позволит мотивировать большее число студентов продолжить их научную деятельность в аспирантуре, надеется он.

Что нового создают лаборатории

Формат научных коллективов на базе вузов позволяет найти и объединить молодых ученых с представителями предприятий для исследований в приоритетных областях науки и техники. Такое сотрудничество позволяет эффективно интегрировать разработки в промышленность. Новые лаборатории можно рассматривать и как своего рода полигон для проверки перспективных гипотез и поиска лидеров — будущих организаторов новых направлений.

Новые научные лаборатории разрабатывают решения в сферах микроэлектроники, зеленой энергетики, пищевой промышленности и других. Разработки молодых российских ученых в дальнейшем планируется внедрять в промышленность и монетизировать.

Фото: Александр Щербак / ТАСС

Так, лаборатория на базе в МГТУ им. Баумана работает, в частности, над решением задач предприятий микроэлектроники. По итогам проекта в университете будут созданы научно-технологические основы получения гибких прозрачных полимерных сегнетоэлектрических материалов, а также созданы функциональные структуры на их основе для устройств гибкой гибридной электроники. К таких устройствам относятся, например, смартфоны: первый смартфон с гибким дисплеем официально был представлен на конференции CES 2018, сейчас практически все крупные игроки производят подобные модели.

Гибкий смартфон: кто и зачем сгибает экраны гаджетов

Индустрия 4.0

У этих материалов есть большой потенциал применения в оптоэлектронике (органические полевые транзисторы), в фотовольтаике (органические светодиоды), в медицине (различные виды датчиков артериального давления, пульса и так далее).

Сегнетоэлектрические полимеры — относительно новый класс электроактивных материалов, сегодня их серийный выпуск налажен всего несколькими компаниями в мире. Успешная реализация проекта при наличии в России одного из ведущих мировых предприятий — производителей фторполимеров (группа компаний «ГалоПолимер» занимает 9% мирового рынка фторполимерной продукции) в перспективе позволит занять одно из лидирующих мест в производстве полимерных сегнетоэлектрических материалов.

Полимерные сегнетоэлектрики можно использовать для создания возобновляемых источников энергии, акустоэлектроники, гидроакустики и даже медицины. Высокая биосовместимость дает возможность создания «умных» имплантов, также материал уже показал эффективность в процессах регенерации костной ткани.

Ускорить развитие отечественной микроэлектроники поможет и химический факультет Воронежского государственного университета. Ученые ВГУ будут изучать органические добавки для процессов химического и электрохимического осаждения металлов и сплавов, применяемых в электронной промышленности. Научное подразделение будет ориентировано на достижение практически важных результатов для микроэлектроники. Будут разработаны многофункциональные и многокомпонентные составы электролитов для осаждения слоев металлов, в том числе — при изготовлении печатных плат или интегральных схем.

Поддержку по национальному проекту «Наука и университеты» получили четыре проекта Университета Лобачевского. Они будут реализованы на базе Лаборатории технологий получения биотоплив (BioFuelLAB) и Лаборатории технологий получения веществ электронной чистоты Нижегородского государственного университета, а также в Научно-исследовательском физико-техническом институте (НИФТИ ННГУ) и в Научно-образовательном центре «Физика твердотельных наноструктур».

Чип всему голова: топ-15 инноваций в микроэлектронике

Индустрия 4.0

Сегодня микроэлектроника в нашей стране переживает второе рождение, поэтому большая часть средств в текущем году будет направлена на оснащение лаборатории, закупку необходимого технологического оборудования и материалов, рассказала ректор Университета Лобачевского Елена Загайнова.

Университет Лобачевского широко известен в России и мире научными достижениями в области мемристоров и мемристивных систем, которые имитируют функции элементов живой нервной системы, напомнила Загайнова.

«Новая лаборатория будет стремиться впервые в России довести технологию изготовления мемристивных устройств до опытно-промышленного уровня, необходимого для ее освоения на площадках технологических партнеров проекта», — поделилась она.

В рамках проекта будут созданы лабораторно-пилотные установки синтеза и очистки исходных веществ для микроэлектронной промышленности, которые позволят вывести технологии, разработанные коллективом ученых, в реальный сектор экономики.

Квантовый мемристор: как он поможет хранить зеттабайты наших данных

Экономика инноваций

В Томском политехе в 2022 году появится лаборатория, которая будет работать над перспективными материалами для энергетической отрасли. Технологии для энергетики нового поколения — одна из исследовательских ставок в программе «Приоритет 2030» национального проекта «Наука и университеты» и один из стратегических проектов университета — «Энергия будущего».

Коллектив лаборатории будет развивать оригинальный метод получения материалов для новой энергетики с помощью плазмы и создавать соответствующее оборудование. Речь идет в первую очередь о карбидах — это соединения металлов и неметаллов с углеродом. Они являются перспективными катализаторами и их компонентами для утилизации СО₂ и генерации водорода методом электролиза. Карбиды способны эффективно заменить платину и другие драгоценные металлы в этих процессах и сделать их значительно дешевле.

«У наших ученых уже есть серьезный научный задел в этой теме, наши исследователи уже разработали сам метод получения карбидов», — рассказал ректор Томского политехнического университета Дмитрий Седнев. Главное отличие от аналогов в том, что он гораздо проще и дешевле, объясняет он. По словам ректора, задача лаборатории — развить метод и, главное, адаптировать его под промышленное применение.

«Этот проект встраивается в глобальную повестку четвертого энергоперехода, затрагивает процессы переработки отходов и получения из них полезных материалов, востребованных в технологиях новой энергетики, — подчеркивает Седнев. — В конечном итоге это очевидное благо для экологии и еще один шаг для развития отечественных водородных технологий».

Водородная энергетика и транспорт будущего: подкаст «Что изменилось?»

Экономика инноваций

Другой энергетический проект развивают в Уральском федеральном университете. На его базе появятся две молодежные лаборатории — цифровых двойников электроэнергетики и экологически толерантной энергетики. Разработки должны позволить оптимизировать работу ГЭС за счет эффективного использования гидроресурсов, снижения холостых сбросов, оптимизированной работы насосного оборудования и других составляющих. Это позволит повысить экономическую эффективность, а также снизит ущерб от чрезвычайных ситуаций, к примеру, половодья или затопления.

В лаборатории экологически толерантной энергетики будут готовить развивать и разрабатывать энергетические технологии, не наносящие ущерб окружающей среде.

По словам ректора УрФУ Виктора Кокшарова, специалисты работают над созданием и внедрением экспериментальных установок «чистого» производства электро- и тепловой энергии. Это установки на основе одновременного использования возобновляемых (солнце, ветер, гидро- и биоресурсы) и естественных (древесина, торф) источников энергии. Причем использовать их планируется не в идеальных климатических условиях, а, к примеру, на Урале, в Сибири и Арктике. Такие установки должны повысить надежность энергообеспечения на территориях с суровым климатом, в частности, на севере России, без вреда экологической обстановке — воздух и вода останутся чистыми, качество жизни людей не ухудшится и уровень выбросов углекислого газа будет невысокий.

Результаты исследований лаборатории на базе ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста могут позволить снизить цену на животноводческую продукцию для потребителя и улучшить ее качество. Это — одна из задач лаборатории генетических технологий в агро- и аквахозяйстве.

«Полученные нами научно-практические результаты позволят решить задачи получения высококачественного генетического материала в свиноводстве», — говорит ученая Анна Белоус, которая возглавила лабораторию. Она заметила, что это скажется на цене и качестве мяса. Результаты наших исследований в области генетики осетровых рыб должны повысить эффективность работы предприятий, и, как следствие, тоже снизить стоимость продукции, улучшить состояние природных популяций осетровых, так как многие хозяйства задействованы в программе восстановления численности этих рыб в дикой природе. Вторая лаборатория на базе ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста сосредоточилась на изучении основ питания сельскохозяйственных животных и рыб, она разрабатывает новые кормовые средства и совершенствует системы кормления для улучшения генетического потенциала. По сути, две лаборатории будут проводить исследования в двух взаимодополняющих областях, охватывающих практически все этапы технологической цепочки производства продукции животноводства.

Полученные результаты позволят решить задачи продовольственного обеспечения, что положительно скажется на снижении стоимости продукции и производстве качественных продуктов питания животного происхождения с учетом желаний потребителей, объясняет академик РАН, директор ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста Наталия Зиновьева.

Перспективы развития

Открытие новых лабораторий в университетах и других научных организациях в будущем позволит усовершенствовать исследовательскую инфраструктуру в интересах как государства, так и коммерческих компаний, которые продолжают свою деятельность на территории России. Нацеленные на решение прикладных задач проекты отчасти могут решить некоторые проблемы импортозамещения.

По мнению руководителя лаборатории «Разработка беспилотных технологий на основе комплексной поэтапной оптимизации с редукцией экстремальных задач и инструментов нейронечеткого моделирования» Сергея Лазаренко, инициатива по созданию лабораторий позволит исследователям сконцентрироваться на решении практически значимых вопросов и проблем.

Полученные молодыми учеными результаты планируется развивать и после окончания сроков реализации проектов. В частности, об этом рассказал и.о. ректора МГТУ имени Н.Э. Баумана Михаил Гордин. В дальнейшем команда лаборатории рассчитывает на монетизацию разработок и запуск серийных продуктов на базе заинтересованных предприятий микроэлектроники либо вновь создаваемых инновационных стартапов.

Всего благодаря национальному проекту «Наука и университеты» запланировано создание до 2024 года включительно 900 новых лабораторий.