Магнитоэлектрический эффект и притяжение интересов

Бывают разные встречи. Продуманные заранее и случайные, счастливые и не очень. Иногда они похожи на тот счастливый шанс, о котором вы так долго мечтали. Но не зря говорится, что каждому предоставляется счастливый шанс. Надо лишь быть готовым ко встрече с ним

О такой встрече и расскажет эта статья. В 1999 году заведующий кафедрой ПТР НовГУ МИРЗА ИМАМОВИЧ БИЧУРИН получил по электронной почте письмо из США, из Оклендского университета (штат Мичиган), от профессора ГОПАЛА СРИНИВАСАНА. Американский профессор нашел в Интернете труды членов кафедры ПТР по магнитоэлектрическим эффектам в композитных материалах и предложил сотрудничество на взаимовыгодной основе.

В первый момент я подумал, что ничего серьезного из этого не выйдет, - делится воспоминаниями М.И. Бичурин, - однако постепенно мы втянулись, уже в 2000-м году вышла первая совместная статья:

В роли предсказателей

Что такое магнитоэлектрический эффект, о котором идет речь?

Открыт он в 60-е годы советскими учеными Ландау и Лившицем и состоит в том, что при определенных условиях магнитное поле может вызвать изменение электрических свойств материала и наоборот. В дальнейшем подробно этот эффект описали Дзялошинский и Астров.

- Первоначально исследования шли над монокристаллами (веществами одного типа). Результат наблюдался, но очень малый. Для теоретической физики эффект был интересен, но с практической точки зрения почти не применим. Поэтому затем ученые обратили внимание на материалы композиционные, то есть составленные из разных типов веществ. И уже здесь получили результаты, пригодные для практического применения.

Можно применить этот эффект в разных приборах, устройствах. Простейший пример - различные датчики, скажем, спидометр. Отклонение магнитного или электрического поля сразу отражается на показателях датчика. И чем выше эффект, тем меньше соответствующих материалов нужно, соответственно, компактнее и удобнее датчик.

В 90-е годы, когда страна переживала всем известные проблемы, на кафедре ПТР возникли серьезные проблемы с исследовательским материалом.

- Доходило до смешного, - говорит М.И. Бичурин, - по сути мы сначала предсказывали ряд эффектов, но не могли провести нужные эксперименты, чтобы подтвердить свои выводы. Бывало, на выступлении на какой-нибудь конференции кто-нибудь ехидно спросит: "А каков эффект? Где экспериментальные данные?" А данных нет, потому что не над чем ставить опыт.

При этом работы все же выходили, и те из них, которые вышли в журналах "Физика твердого тела", "Журнал технической физики" и др., и были переведены на английский язык, привлекли внимание заокеанских коллег.

Бензин - ваш, идеи - наши

Суть предложения американцев была следующая: ученых кафедры ПТР просили взять на себя анализ данных, полученных в результате экспериментов в США.

- Не то, чтобы они были неспособны сделать это сами, нет. Просто посмотрите, чем занимается американский профессор. У него 3-4 гранта, он ведет несколько направлений, планирует работу, контролирует результаты. А объем экспериментов таков, что он и его помощники просто не успевают все сделать.

У нас же есть достаточная квалификация, теоретическая подкованность, что позволяет нам успешно анализировать любые данные в этой области.

За шесть лет сотрудничества благодаря совместным усилиям ученых кафедры ПТР НовГУ и Оклендского университета опубликовано более 30 работ, в том числе в крупнейшем профессиональном журнале "Physical Review" - около 10.

- Когда я был молодым аспирантом в Томске, - рассказывает М.И. Бичурин, - то думал так: "Опубликоваться бы в "Physical Review", и можно умирать, научная жизнь прожита не зря". Теперь же эти публикации стали благодаря сотрудничеству с Оклендским университетом почти обычным делом.

Расширение горизонтов Г.Сринисаван, Д.Виланд и М.И.Бичурин на встрече в университете штата Вирджиния

В то же время теоретическое исследование магнитоэлектрических эффектов на кафедре ПТР шло быстро, появлялись и воплощались в публикации новые идеи.

- Первоначально изучались эффекты на сверхвысоких частотах (СВЧ), уровня от 1 гигагерца и выше. Потом более актуальным стало внимание к низким частотам (примерно от 100 герц). А совсем недавно мы стали рассматривать область так называемого электромеханического резонанса (уровень примерно 100 килогерц), на котором магнитоэлектрический эффект обещал быть просто гигантским. По этой теме в 2005 году наш коллега Д.А. Филиппов защитил докторскую диссертацию. Стал доктором наук В.М. Петров, кандидатские диссертации защитили И.А. Корнев, Р.В. Петров и Ю.В. Килиба.

С явлением электромеханического резонанса было связано несколько интересных историй. Когда эта идея обсуждалась с профессором Г.Сринивасаном, стали искать, не занимался ли кто-нибудь этой темой прежде. И выяснилось, что когда-то давно с этим явлением столкнулись голландские исследователи. Правда, их темой тогда были низкие частоты. И однажды, чтобы убрать шумы, они переключили приборы на более высокий уровень частот, как раз в область электромеханического резонанса.

- Им бы остановиться, посмотреть, каков будет эффект, а они сразу вернулись к исходному уровню. И прошли мимо. А мы - нет, - говорит М.И. Бичурин. - Получилась потрясающая теория. А каков этот эффект? По этому поводу тоже есть интересный случай. Наш коллега из Витебска, доцент В.М. Лалетин, недавно по нашей просьбе стал измерять этот эффект и недоуменно написал нам: как же так, у меня зашкаливают приборы, результат больше обычного в тысячи раз, такого быть не может. Может, может, - отвечаем мы.

Этот результат так и просится в технику. И очень скоро мы увидим магнитоэлектрические приборы, построенные на основе электромеханического резонанса.

Пророки и ноутбуки

Правда, эти приборы, скорее всего, будут американского производства, но никак не отечественные. И связано это с тем, как и для чего ведутся научные разработки у нас и у них.

М.И. Бичурин и его коллеги имели возможность ознакомиться с постановкой дела в США воочию, так как с 2002 года осуществляются постоянные поездки в Америку, иногда на несколько месяцев. Кроме Оклендского университета, установлены также контакты с университетом штата Вирджиния, занимающимся той же тематикой.

- Университет расположен в городе Блэксберг, где из 30 тысяч жителей 20 тысяч - студенты. Университет ведущий, входит в тридцатку лучших в США, а кафедра материаловедения - в двадцатку. Руководит темой там молодой и очень амбициозный профессор Дуайт Виланд. Мы сделали несколько совместных публикаций, а затем я приехал туда.

Первое, что поразило, - мощная материальная база. Прекрасно оборудованные лаборатории, все материалы, любые приборы. Все идеи можно проверить на месте. Все сотрудники ходят с ноутбуками, чтобы, не отрываясь, можно было обсчитать эксперименты. Много аспирантов-китайцев, которые буквально землю рыть готовы.

Как я уже говорил, любой профессор борется за гранты, и, если ему их дают, то не просто так. Там требуют определенной отдачи, результатов. Созданы все условия - твори! Вот поэтому так легок путь от стадии исследований до стадии практических разработок. Всё подхватывают буквально на лету.

А у нас попробуй предложить идею прибора в фирму! Тебе скажут: "Принеси мне опытный образец, я его проверю и, может быть, куплю". А где его сделать, если даже станка нет, лаборатория - одно название. Хорошо хоть компьютеры дали, за это спасибо.

Да и фонды не спешат давать гранты. Создается впечатление, что публикации в журналах типа "Physical Review" ничего не значат для чиновников.

- Министр Андрей Фурсенко объявил, что лучше поддержать всего 10 проектов, но больших, миллиардных. А что остальным делать? Разве их работы ничего не стоят? Нам нужно 200-300 тысяч в год, но от этого наша работа не теряет своего значения.

Поистине стоит вспомнить фразу про пророков и отечество.

Доктор Мирза и великий экспериментатор Донг

Конечно, когда тебе показывают измерительный генератор со встроенным компьютером за 100 тысяч долларов, прибор, который способен измерять в диапазоне частот от 1 герца до десятков гигагерц и строить соответствующие графики, невольно позавидуешь. Но зато наши специалисты явно в цене. В Окленде заведующим департамента физики работает Андрей Славин из Петербурга, из того же города физик Левон Асрян работает профессором в Вирджинии.

Во время работы М.И. Бичурина в Вирджинии произошел забавный случай. Один из ведущих экспериментаторов университета по имени Донг написал статью с описанием опытов. Наш профессор прочитал ее и указал Донгу на несколько неточностей. Тот сначала не поверил. Утверждал, что не мог ошибиться, но потом все же, видно, решил проверить себя, поскольку не показывался несколько дней. И когда он все же появился на публике, вид у него был кислый. Пришлось признать свои ошибки.

- Сейчас снова прислал статью, - улыбается М.И. Бичурин. - Пишет: "Посмотрите, доктор Мирза". И опять у него неточности есть.

Трудности переводов

- Сейчас наша задача - получить совместный грант. Это очень трудно, поскольку американским властям кажется, что любая техническая разработка у нас делается с военной целью. Стажировки, обмен, практика - пожалуйста. Всё оплатят, везде доставят, только работай. А вот целый проект оплатить = тут становится туго.

А пока мы продолжаем свою деятельность. Сейчас в США наш сотрудник Александр Татаренко на годичной стажировке, недавно письмо прислал. Как вернется из Америки, засядет за диссертацию. Мы подготовили совместную с Г.Сринивасаном монографию. Хотели издать к его приезду в Новгород в сентябре, но не вышло.

Думаю, скоро мы присоединим к ней материалы от коллег из Вирджинии, и она станет еще полновеснее. Есть план издать ее в США на английском языке. Вообще, перевод наших статей на английский - это отдельная история. Обычно мы делаем заготовку на "новгородском английском", а затем Гопал и его коллеги дорабатывают текст. Сначала этот процесс шел трудно, но постепенно все приноровились.

В общем, подводя итог, хочется подтвердить, что кафедра ПТР и американские ученые действительно нашли друг друга. Их деятельность похожа на сообщающиеся сосуды. Или на любое другое единство, где части гармонично дополняют друг друга. И не важно, какие проблемы при этом вскрываются в организации нашей науки. Важно, что специалисты НовГУ находят настоящее применение своим талантам.