ОД

29 марта 2023

153

#Безопасность

Полина Дергачева

29 марта 2023

198

#Образование

Физики из МФТИ и Российского квантового центра разработали логический элемент, основанный на взаимодействии спиновых волн, которые возбуждались лазерными импульсами. Представленный подход существенно отличается от классических методов, основанных на использовании транзисторов и диодов.

Работа опубликована в журнале Physical Review Applied.

Александр Чернов, руководитель лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ, рассказывает: «Представленный элемент существенно отличается как от транзисторов в классических полупроводниковых компьютерах, так и от неоптических спин-волновых элементов, хотя и выполняет те же функции — совершает логические операции».

Эффективная обработка информации и передача данных очень важны для современного общества. При этом постоянно возрастающий объем информации приводит к значительным затратам на энергопотребление. Разработчики рассматривают разные способы решения этой проблемы. Одним из физических явлений, которое может быть использовано как основа для создания новых логических устройств, являются коллективные спиновые возбуждения (гармонические колебания ориентаций спинов, распространяющиеся внутри магнитных материалов). В перспективе они могут позволить изменить концепцию обработки данных и в существенной степени уменьшить тепловые потери.

Спин-волновые логические устройства уже существуют. Есть транзисторы, затворы, диоды и различные логические элементы. Все они управляются с применением микрополосковых антенн, которые возбуждают спиновые волны при помощи микроволнового поля. Однако подобные решения сегодня существенно ограничены в плане возбуждения высокочастотных спиновых волн и миниатюризации самих устройств.

Александр Чернов поясняет: «Если мы хотим создать быстрый, миниатюрный и экономичный компьютер, то нужно решить ряд проблем. Наши современные полупроводниковые компьютеры работают на ГГц-частоте, из-за электрических токов компьютеры сильно нагреваются и потребляют много энергии. Потенциальной альтернативой могли бы стать высокочастотные спиновые волны, но у спин-волновых устройств на основе микрополосковых антенн проблемы с их возбуждением из-за разности импедансов (сопротивлений). В нашей работе мы используем оптическое возбуждение, которое лишено этой проблемы. Мы демонстрируем первый сверхбыстрый ОПТОмагнонный логический элемент — с ударением на “ОПТО”».

Главной целью работы ученых Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и РКЦ было создание логического элемента на основе интерференции спиновых волн.

Для этого ученые взяли оптически прозрачный магнитный материал — пленку железо-иттриевого граната, в которой возбуждали спиновые волны сверхбыстрыми фемтосекундными лазерными импульсами. Они позволяют возбуждать спиновые волны без нагрева и потери дополнительной энергии в желаемой точке на образце.

Оказалось, что, управляя поляризацией излучения и изменяя условия для интерференции, можно добиться работы логических элементов, где входной информацией служат параметры лазерных импульсов (поляризация), а выходной — амплитуда спиновой волны в заданной точке пространства.

Но мало получить нужный результат в эксперименте, необходимо сделать его численное описание.

«Я делал код симуляции, который решительно отказывался работать! Хотя эффект, казалось, уже был продемонстрирован, количественное описание никак не поддавалось, — рассказывает Антон Колосветов, аспирант МФТИ. — Я долго не сдавался и в итоге переписал код на другой платформе, которая позволила наглядно продемонстрировать и изучить эффект».

В конечном итоге удалось построить успешную модель для описания эксперимента, которая подтвердила экспериментально полученные результаты и позволила определить подходы для создания других типов логических элементов на основе спиновых волн.

Разработанный логический элемент получился полностью оптическим и динамическим. В нем можно менять входные параметры, такие как форма и количество пучков, что позволяет создавать различные типы логических устройств в одном месте, в то время как микрополосковые антенны размещаются на поверхности и их уже не сдвинешь.

По всем известному закону Мура уже довольно скоро полупроводниковая технология достигнет своего предела. Развитие оптомагнонной логики может сделать ее основной альтернативой для обработки и передачи информации.

ОД

29 марта 2023

178

#Образование

Ученые Первого Московского медицинского госуниверситета имени Сеченова первыми в стране начали применять лазер с длиной волны 445 нм при лечении больных отосклерозом. При этом почти не бывает осложнений. Отечественное производство лазерного аппарата делает его доступным для клиник и больниц.

Клиника болезней уха, горла и носа Сеченовского университета Минздрава России стала пионером по введению в ЛОР-практику хирургических лазеров. Ученые создали целый ряд уникальных технологий, одна из них — методика лазерной стапедопластики у пациентов с отосклерозом, которая проводится при помощи так называемого синего лазера. Сейчас клиника является одной из тех, кто первым в России начал выполнять эту операцию: она возвращает слух людям с тугоухостью и безопасна почти на 100%. 

Речь идет о фотоангиолитическом лазере с длиной волны 445 нм. В Сеченовском университете его используют при отосклерозе — заболевании, связанном с патологическим ростом кости в среднем ухе. Как говорит директор Клиники, заведующий кафедрой болезней уха, горла и носа, профессор, д.м.н Валерий Свистушкин, при этой патологии нарушается механическая передача звуков. 

“В норме система слуховых косточек — молоточек, наковальня и стремечко — соединены в единую подвижную цепь, что необходимо для проведения звуков. Стремечко — самая маленькая косточка в теле человека, она меньше спичечной головки. При отосклерозе она становится неподвижной, “запаивается”, образуется новая кость. Чтобы вернуть человеку слух, в этой косточке делается отверстие и в него навешивается протез. Эта операция очень тонкая. Во избежание неприятных последствий, мы, отоларингологи, должны идти по пути безопасности. И вот как раз хирургический лазер позволяет эту операцию сделать безопасной почти на 100%, данная методика позволяет свести осложнения к минимуму”, — отметил профессор.

Основными партнерами Клиники уха, горла и носа по внедрению синего лазера стали Институт клинической морфологии и цифровой патологии Сеченовского университета и “Русский инженерный клуб” из города Тулы. При этом отечественный лазерный аппарат в разы дешевле зарубежных аналогов, что делает его доступнее для российских больниц и для самих пациентов. 

Ученые говорят, что в последние годы “рабочей лошадкой” при проведении хирургических лазерных операций в мире считался СО2-лазер. Он безопасный, но в то же время громоздкий и дорогой. По словам доцента кафедры болезней уха, горла и носа, к.м.н. Эдуарда Синькова, синий лазер обладает теми же свойствами, что и СО2, но “это компактная коробочка чуть больше ноутбука”. 

“Все дело в длине волны. Не мы ее изобрели, ее изобрели физики, но мы стали первыми ее использовать для этих ушных операций. Операция действительно уникальная — она позволяет в некоторых случаях вернуть пациентам слух почти на 100%, в некоторых значительно улучшить. Есть много разных лазеров, но они нам не подходят, так как у них другая длина волны и они могут перегреть жидкость, которая содержится внутри ушного лабиринта. Поэтому при лечении больных отосклерозом идеально подходят две длины волны — СО2-лазера и синего лазера”, — подчеркнул Эдуард Синьков.

Ученые клиники доказали, что синий лазер безопасен для пациентов с отосклерозом, разработали свои подходы и подобрали специальные параметры для работы. Выяснилось, что их методика в первую очередь снижает риски и осложнения при проведении стапедопластики. При помощи программного обеспечения и внутренних настроек они могут регулировать мощность лазерного излучения и время воздействия. До того, как лазер стали применять в клинике, технику вмешательства отработали на кафедре анатомии: врачи изучали, при каких параметрах можно добиться идеального результата. Параллельно шла совместная работа с физиками. Испытания метода закончились в 2022 году, эта тема ляжет в основу кандидатской работы.

Клиника болезней уха, горла и носа Сеченовского университета принимает пациентов из регионов: врачи проводят консультации, стационарное лечение и делают операции по квотам. Сеченовский университет Минздрава России продолжает трансформироваться в исследовательский медицинский университет мирового уровня. Его стратегические векторы развития — биодизайн, трансляционные исследования в медицине и фармацевтике, сеть развития лучших практик в медицинской науке и образовании.

ОД

28 марта 2023

153

#Законы

ОД

28 марта 2023

161

#Образование

Пресс-служба ОИЯИ

28 марта 2023

164

#Наука

ОД

28 марта 2023

194

#Образование

24 марта состоялась сессия Комитета полномочных представителей государств-членов ОИЯИ под председательством Арсена Хведелидзе, полномочного представителя правительства Республики Грузия в ОИЯИ. Участники обсудили статус научных проектов ОИЯИ, достигнутые результаты и дальнейшие планы по развитию института.

Члены комитета ознакомились с последней версией проекта нового семилетнего плана развития ОИЯИ на 2024 – 2030 гг. В качестве почетных гостей участие в сессии приняли заместитель генерального директора, руководитель департамента ядерной энергии Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) Михаил Чудаков и представитель посольства Мексики в Российской Федерации Ана Исабель Лопес Эстрада. Участие в сессии принял руководитель дирекции Арабского агентства по ядерной энергии (ААЕА) по научным вопросам Дав Саад Мосбах Халефа. К работе КПП от Республики Сербия присоединились директор Института ядерных исследований «Винча» Снежана Пайович и старший советник Министерства науки, технологического развития и инноваций Сербии Светлана Богданович.

Михаил Чудаков поздравил коллектив Объединенного института с Днем его основания от имени МАГАТЭ. «ОИЯИ и МАГАТЭ объединены давней историей совместной работы и кооперации не случайно. ОИЯИ – это центр превосходных открытий в области ядерной науки, в то время как МАГАТЭ выступает площадкой кооперации в этой сфере. У нас есть ряд соглашений, которые мы регулярно продлеваем. Так, одно из них мы обновили в 2022 году. ОИЯИ известен во всем мире, и МАГАТЭ рад продолжать международное сотрудничество с ним на благо всех наших стран-участниц», — отметил в своем комментарии Михаил Чудаков. Он также озвучил предложение генерального директора МАГАТЭ Рафаэля Гросси включить ОИЯИ в качестве одной из площадок новой программы МАГАТЭ имени Лизы Мейтнер, направленной на развитие карьеры женщин в ядерной отрасли.

Рабочую программу сессии КПП открыл директор ОИЯИ Григорий Трубников. В своем докладе он представил итоги деятельности ОИЯИ за период, прошедший с прошлого заседания в ноябре в Египте. 2023 год стартовал в институте с заседаний Программно-консультативных комитетов и Ученого совета в обновленных составах: эти управляющие органы ОИЯИ объединили высококлассных экспертов из ведущих научных центров со всего мира. Главной задачей заседаний стало знакомство с доработанным проектом семилетнего плана развития института. Его научная программа пройдет детальную экспертизу на предстоящих в июне сессиях ПКК.

Среди главных итогов февральской сессии Ученого совета стало подписание соглашения с Соединенными Штатами Мексики о совместных работах в области передовых фундаментальных и прикладных научных исследований. Стороны договорились в ближайшие полгода определить области исследований, которые представляют взаимный интерес, а также обозначить основных партнеров со стороны Мексики. Планируется создание Объединенного координационного комитета с представителями ОИЯИ и мексиканских научных организаций. Его первая встреча предварительно назначена на начало июня на полях совета по науке и технологиям Мексики.

Еще одним важным результатом в области международного сотрудничества стал подписанный на этой неделе протокол об укреплении сотрудничества с Китаем в области фундаментальных научных исследований. Документ закрепил намерения сторон повысить уровень сотрудничества Китайской Народной Республики и ОИЯИ. Для организации и планирования совместных работ по протоколу и решения текущих задач будет сформирован совместный координационный комитет, первая встреча которого состоится в Китае в начале лета этого года.

Активно развивается сотрудничество с Республикой Сербия. В конце февраля делегация ОИЯИ посетила Институт «Винча», приняла участие в сессии Объединенного комитета по сотрудничеству Сербия-ОИЯИ, а также встретилась с представителями Министерства науки, технологического развития и инноваций. Ведутся активные совместные работы ЛРБ и сербских коллег по ряду научных тем.

Директор ОИЯИ Григорий Трубников представил также важные показатели эффективности деятельности института. Объединенный институт быстрыми темпами снижает средний возраст оборудования научной инфраструктуры. Идет увеличение доли сотрудников в возрасте 35-60 лет (43 %), также наблюдается рост доли женщин среди сотрудников ОИЯИ (38 %). Институт сохраняет высокий уровень публикационной деятельности и количества защит диссертаций.

Институтом достигнуты важные научные результаты. В рамках проекта NICA международная коллаборация BM@N получила более полумиллиарда физических событий в течение рекордного по длительности физического сеанса на ускорителях комплекса NICA. «Таким образом команда BM@N фактически запустила международную физическую программу первого эксперимента на комплексе NICA», — отметил директор ОИЯИ Григорий Трубников. Он также сообщил, что сооружение комплекса продвигается максимально возможными темпами – сейчас строительные работы завершены на 97 %. Ожидается, что к декабрю 2023 года ускорительный комплекс будет готов к техническому запуску при условии поставки необходимого инженерного оборудования к лету с.г.

В полном объеме выполняются обязательства ОИЯИ в экспериментах ALICE, CMS и ATLAS в ЦЕРН. В 2022 году по производительности центр уровня Tier 1 ОИЯИ занял первое место среди других центров Tier 1 в мире для ЦЕРН. Еще один важный показатель достигнут в области информационных технологий – суперкомпьютер «Говорун» прошел глубокую модернизацию, и теперь его пиковая производительность превышает 2 петафлопса. По скорости передачи данных, быстрой оперативной памяти и общему объему хранилища данных суперкомпьютер занимает лидирующую позицию среди машин стран-участниц, а также входит в топ-25 суперкомпьютеров мира. Платформа DIRAC приросла двумя новыми центрами в Армении и Узбекистане.

Успешно идут работы на Фабрике сверхтяжелых элементов: в 2022 году рабочее время установки составило 6000 часов. Получены новые изотопы сверхтяжелых элементов — дармштадтий-276, лоуренсий-264, московий-286, хассий-272, сиборгий-268. Самый свежий результат – февраля этого года – впервые наблюдался до сих пор неизвестный изотоп дармштадтия-275. Эти достижения закрепили лидерство института в области синтеза сверхтяжелых элементов.

Эффективный объем нейтринного телескопа Baikal-GVD уже достиг эффективного объема 0,5 км3. В ходе нынешней экспедиции на озеро Байкал команда проекта планирует установить два новых кластера, тем самым увеличив количество оптических модулей до 3456. Кроме того, в начале марта на озере Байкал состоялось совещание с участием министра науки и высшего образования РФ Валерия Фалькова, на котором обсуждалось развитие российской нейтринной программы. Телескоп Baikal-GVD уже дает физические результаты: участники проекта зарегистрировали 11 кандидатов астрофизических нейтрино. Статья об этом вышла в престижном журнале Physical Review D. Кроме того, в коллаборацию Baikal-GVD вошли еще три новых участника.

Коллектив Лаборатории нейтронной физики готовится к запуску реактора ИБР-2. Также в лаборатории активно идут исследования по поведению стенок твэлов для будущего источника нейтронов НЕПТУН. После этого специалисты планируют приступить к изучению поведения материала для нового реактора – нептуния.

«Научная программа и научные результаты выступают фундаментом нашей деятельности. Успехи, которых мы достигли на сегодняшний день – это результат сплоченной работы команды ОИЯИ. Поэтому сотрудники Института – наша главная движущая сила, главный потенциал и главная ценность, — подчеркнул Григорий Трубников. — Нынешняя семилетка подходит к концу, и можно говорить, что институт завершает ее в хорошей форме. ОИЯИ выполняет свою главную задачу – демонстрирует выдающиеся научные результаты, а также привлекает новых партнеров».

Члены комитета ознакомились с доработанным проектом нового семилетнего плана развития ОИЯИ. Команда института учла замечания и комментарии членов КПП и Ученого совета к документу и провела работу по приоритизации участия института во внешних экспериментальных коллаборациях. Специалисты проанализировали возможные риски для выполнения плана и предложили способы их преодоления. Одним из важных пунктов документа выступает цифровизация института, для чего в ОИЯИ высокими темпами развивается цифровая платформа, которая обеспечит безбарьерное использование административных и научных ресурсов ОИЯИ. В новой семилетке планируется усилить персонал института 1,5 тыс. новых исследователей и специалистов, в первую очередь за счет ассоциированного персонала, в связи с чем ОИЯИ участвует в работе по созданию комфортной социальной среды в Дубне.

Институт продолжает активную образовательную деятельность. 25 марта в рамках сессии Комитета полномочных представителей состоялось открытие нового здания Учебно-научного центра вне технических площадок общей площадью около 1500 м². Новый объект станет площадкой с экспериментальными лабораториями для школьников и студентов.

На сессии выступил руководитель дирекции ААЕА по научным вопросам Дав Саад Мосбах Халефа. Он подчеркнул, что институт выступает кузницей научных достижений, информацию о которых ААЕА будет распространять среди своих стран-участниц. Он также подтвердил намерение открыть информационный центр ОИЯИ в штаб-квартире организации в Тунисе, а также организовать в нем виртуальную лабораторию ОИЯИ.

Сессию Комитета полномочных представителей ОИЯИ предварило заседание Финансового комитета, которое прошло под председательством заместителя министра науки и высшего образования Российской Федерации Андрея Омельчука. Участники утвердили уточненный бюджет ОИЯИ на 2023 год. Была одобрена новая структура бюджета института для планирования бюджета, начиная с 2024 года. Аудитором ОИЯИ за 2022 год была избрана фирма ООО АК «Корсаков и Партнеры» аудитором ОИЯИ за 2022 год. Исполнение бюджета за 2022 год составило 82 % по всем статьям.

«Проекты и инициативы, реализующиеся сегодня ОИЯИ, направлены на повышение его авторитета, привлечение новых талантов, а также укрепление конкурентоспособности и узнаваемости института на международной арене. Поздравляю коллектив ОИЯИ с успешным окончанием сеанса на комплексе NICA, создающимся в том числе благодаря национальному проекту «Наука и университеты», и плодотворными результатами по итогам работы на Байкальском нейтринном телескопе и подписанием совместной декларации о намерениях между Национальным советом по науке и технологиям Мексики (CONACYT) и ОИЯИ. Важно также отметить, что с целью повышения уровня участия КНР в деятельности ОИЯИ на днях был подписан протокол об укреплении сотрудничества в области фундаментальных научных исследований между Минобрнауки России, Министерством науки и технологий Китая, ОИЯИ и Китайской академией наук. Мы чрезвычайно признательны за экспертную поддержку коллег из Института также по линии участия России в рабочей группе «Большой двадцатки» по исследованиям и инновациям», — отметил замглавы Минобнауки России Андрей Омельчук.

Работу сессии завершили общая дискуссия и принятие решений. Проведение следующего заседания Финансового комитета запланировано на 9 ноября в городе Алматы, Казахстан, сессия КПП состоится 10 – 11 ноября.