Университет ИТМО Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

«Мы возвращаемся к тем временам, когда требуются знания в разных науках»

Павел Лойко, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры ОФиСЕ Университета ИТМО, рассказывает о своих исследованиях.

news_Pavel_Loiko.jpg

Какими исследованиями вы занимаетесь?

Моя работа связана с разработкой новых лазерных материалов. Их можно разделить на две группы: активные, обеспечивающие генерацию излучения (света) в лазерах, и пассивные, позволяющие управлять характеристиками этого излучения благодаря нелинейности их свойств. Мне интересны новые материалы в различных формах — кристаллы, стекла, керамики, тонкие пленки, наноструктуры. Мы исследуем взаимосвязь между их составом, структурой и свойствами. Но, пожалуй, слово «кристалл» — одно из ключевых в моей работе. Именно кристаллы сейчас наиболее широко используются для создания сложных, дорогостоящих, функциональных лазеров. Они являются источником излучения в лазерах. Можно сказать, что кристалл — это сердце современного лазера.

Что касается наноструктур, то мы работаем с такими перспективными нелинейными материалами, как графен, углеродные нанотрубки, оксид цинка, топологические изоляторы. Несмотря на то, что графен состоит всего лишь из слоя толщиной в один атом, он позволяет генерировать в лазерах импульсы сверхкороткой длительности.

А над чем работаете в Университете ИТМО?

Я продолжаю начатые раньше в сотрудничестве с разными научными центрами исследования лазерных кристаллов и наноматериалов: работаю на кафедре оптической физики и современного естествознания, сотрудничаю с Международной лабораторией лазерных систем. Существует огромное разнообразие кристаллов, подходящих для создания лазеров, и лишь небольшая часть из них детально исследована. Это дает нам большое пространство для работы. Сейчас интерес ученых постепенно смещается от простых (симметричных) к более сложным (низкосимметричным, сильно анизотропным) кристаллам.

Этот процесс идет медленно. Тяжело перенести уже существующие модели на анизотропные кристаллы, где все направления различны с точки зрения физических свойств. Нам приходится предлагать новые модели, даже менять терминологию. Эта работа не техническая и требует физического бэкграунда. Часто здесь нужно начинать от «первых принципов» — наиболее общих законов, чтобы описать физическую природу явлений в лазерных кристаллах.

А зачем нужно это усложнение кристаллов на практике?

Современные твердотельные лазеры — это сложные, уникальные устройства, очень требовательные к характеристикам кристаллов. Часто необходимо в одном лазерном кристалле совместить набор оптимальных оптических, тепловых, структурных свойств. Этого можно добиться путем поиска новых кристаллов или новых геометрий, новых ориентаций существующих. И, конечно, анизотропия, которая раньше считалась скорее негативным проявлением, стала нашей помощницей. Таким образом мы можем существенно улучшить характеристики лазеров. Даже реализовать новые режимы работы для материалов, для которых ранее это считалось невозможным. В западных статьях такие эффекты в анизотропных кристаллах даже называют «магическими».

Есть ли уже какие-то результаты?

Именно в Университете ИТМО мы занимались исследованием интересных материалов — прозрачных нанофазных стеклокерамик. Это стекла, которые содержат в своем объеме наноразмерные кристаллы. С одной стороны, мы изучали, каким образом происходит формирование нанокристаллов, изучали роль специальных добавок — ионов-активаторов и катализаторов кристаллизации. С другой стороны, использовали такие стеклокерамики в эрбиевых лазерах для генерации коротких и мощных импульсов для дальнометрии. Совместно с западными коллегами мы работали с новыми кристаллами для туллиевых лазеров, излучение которых востребовано в медицине.

Вы работали в разных странах. Что можете сказать о петербургском вузе в сравнении с другими мировыми университетами?

Что касается оборудования, западные университеты много лет занимаются этим, поэтому, конечно, их техническая оснащенность часто лучше. Однако и здесь очень современное оборудование.

Нужно уметь использовать то, что у тебя есть сейчас. Я легко перестраиваюсь, стараюсь выбирать классные возможности и не зацикливаться на том, что чего-то нет под рукой прямо сейчас. Есть два подхода. Есть люди, которые любят все делать сами. Им достаются все лавры, именно этой маленькой группе или даже одному человеку. Есть противоположный подход — быть максимально открытым для сотрудничества. На мой взгляд, это более эффективно. Если у тебя нет специфического оборудования, ты можешь интерпретировать данные, полученные в другом месте, или самому поехать туда и провести необходимые измерения. Я часто так и делаю.

С кем вы постоянно сотрудничаете?

Две основные группы: одна в Испании, в городе Таррагона, в Universitat Rovira-i-Virgili (URV), другая в Берлине — в Max-Born-Institut (MBI). Я не стремлюсь сосредоточить все исследование в одном месте и работать над ним в одиночку. Наука — общее дело, и я его часть. Я делаю свою работу в Университете ИТМО, другая часть исследования делается где-то еще. Но ведь это постоянные командировки, отсутствие стабильности… Тут многое зависит от человека — мне нравится такой динамичный образ жизни. У меня есть постоянное место работы, но я много времени провожу в поездках ради измерений или уникальных материалам. Это важная часть моей профессии — узнавать, как работают в других лабораториях: использовать их ресурсы, получить представления о том, как организована их деятельность, какое у них оборудование, подходы. Общение с другими исследователями помогает быть менее жестким в своих научных взглядах. Я учусь принимать другую терминологию, физические модели.

Вы получили образование в Белоруссии, какие основные плюсы ее образовательной системы?

Я учился в Минске в математической гимназии. У нас было восемь уроков физики в неделю. В то время в нашей среде казалось привлекательным поступать на естественнонаучные факультеты. Мне кажется, Беларусь — научная страна.

Я вырос в олимпиадной среде. Я был призером городской олимпиады в Минске и поступил в Белорусский государственный университет по итогам университетской олимпиады. Участвовал в олимпиадах по математике, физике и астрономии. Почти все, с кем я учился и общаюсь по сей день, были связаны со средой олимпиад и научных конференций. Еще у нас были физические бои, в рамках которых нужно было представлять доклад, оппонировать, выслушивая другие выступления. Причем это была командная игра, а не индивидуальная, что большая редкость, потому что физики часто предпочитают изолировать себя от остальных.

Эти мероприятия были очень полезны для моих коммуникативных навыков: там избавляешься от страха перед выступлениями, не боишься высказать свое мнение или допустить ошибку. Это очень важно: многие боятся сказать что-то, чтобы не показаться глупыми, но ведь никто не застрахован от ошибок.
Потом я работал учителем в гимназии и занимался подготовкой школьников к олимпиадам по физике и по астрономии.

Как развивалась ваша научная карьера после школы?

Я учился в БГУ на физическом факультете. В Беларуси с советского времени существует уклон в физику и особенно в оптику. Я пошел на кафедру лазерной физики и спектроскопии, выбрав направление «исследовательская деятельность».

После окончания БГУ я перешел в другой вуз — Белорусский национальный технический университет, в центр оптических материалов и технологий, где я защитил диссертацию. Моя работа была связана с термооптическими эффектами в анизотропных лазерных кристаллах. После этого я получил позицию постдока в Швеции, в KTH Royal Institute of Technology. Там я занимался тонкими пленками и лазерами на их основе.

Какие научные направления вам кажутся наиболее перспективными на сегодняшний день. Чем вы посоветовали бы заниматься абитуриентам?

Фотоника и материаловедение — дисциплины на стыке физики и химии. Сейчас эта область испытывает гигантский рост. Можно привести в пример успех таких журналов, как Advanced Materials и Nature Photonics. Если посмотреть на публикации, то эта область, где нужно синтезировать материалы с принципиально новыми свойствами, реализовать эффекты, которые раньше казались невозможными, именно путем манипулирования структурой на нано- и микроуровнях, сейчас находится на подъеме и очень интересна.

Не нужно ограничивать себя узкой предметной областью. Наоборот, мы возвращаемся к тем временам, когда требуются знания в разных науках — например, в физике, химии и материаловедении. Нужно быть гибким и постоянно учиться чему-то новому. Я начинал как чистый физик, но сейчас занимаюсь химией не меньше. Много моих коллег начинали с какой-то узкой области, а потом стали заниматься чем-то более междисциплинарным.

На основе материала: ITMO.NEWS


Контактная информация

199034, Россия, Санкт-Петербург, Биржевая линия В.О., д. 14
Телефон: +7 812 457 17 80
E-mail: opmns@corp.ifmo.ru
Сотрудники

© 2012-2017 Кафедра ОФиСЕ, Университет ИТМО. Все права защищены.