Борофен, лиственницы и невидимки

Цитируемость научных статей – самый простой индикатор того, что ученый занимается чем-то нужным. Поэтому авторитетный журнал Nature сделал рейтинг университетов и академий разных стран по числу публикаций в международных научных изданиях. Российская академия наук с сотнями НИИ от Москвы до Камчатки заняла только 193-е место. DISLIFE рассказывает последние истории отдельных российских ученых, опубликованные в авторитетных изданиях.

История первая: сибирские лиственницы

Хотите знать, как в седьмом веке ислам покорил пол-Азии? Ищите ответы в лесу под Красноярском, распиливая стволы старых лиственниц.

Ученым эта идея безумной не кажется. Вот их логика: для понимания средневековой истории полезно знать исторический климат, а деревья в Сибири хранят информацию о нем.

Есть кандидат наук Александр Кирдянов – сотрудник Института леса Сибирского отделения РАН. Он специалист по дендрохронологии. Проще всего сказать, что это наука о годовых кольцах у деревьев. Как узнать, какое лето, холодное или жаркое, стояло на дворе ровно тысячу лет назад? Посмотреть на кольца на спиле старого дерева: узкие – холодное лето, широкие – теплое. Как понять, какой год отвечает какому кольцу, если деревья столько не живут? Взять свежий спил, сопоставить его со спилом дерева постарше.

Одни деревья выуживают со дна сибирских рек, другие – вынимают из старых деревянных конструкций, третьи – подбирают на берегах Гренландии. Александр Кирдянов (вместе с соавторами из Швейцарии, Германии, Чехии, Исландии и России) доказал, что стволы, которые океан выбрасывает на берег в Заполярье, – привет от советских лесоповалов середины двадцатого века в Сибири. Бревна никто особо не берег, вот они и уплыли по Ангаре или Иртышу на край света.

“Только у меня в 2015 году вышло порядка 10 статей, в том числе в Proceedings of the National Academy of Sciences и в Nature Plants”, – рассказывает Кирдянов.

В журнале Nature Geoscience Кирдянов с коллегами показали, что на большой части территории Евразии климат менялся синхронно на протяжении последней тысячи лет.

Ведущий автор этой статьи про "позднеантичный малый ледниковый период" – шведский ученый. Зачем ему для проверки своих идей кооперироваться с красноярским Институтом леса на другом краю континента?

“Изменения климата будут проявляться в разных регионах по-разному”, – объясняет Кирдянов. Если шведский ученый просто намерит кольца у старых шведских елей – это в теории кое-что скажет про погоду в средневековой Швеции, но никак не про климат Византии. А срезы лиственниц из Сибири, которые подтверждают европейский тренд, – гарантия того, что ученые теперь могут обобщить свои выводы про скрытую климатическую подоплеку исторических процессов 1500-летней давности на большей территории.

Красноярская группа помогает европейским ученым восстановить историю извержений вулканов, от которых охлаждается атмосфера и меняется климат. Или историю больших социальных кризисов вроде чумы Юстиниана, которая началась в 541 году, уничтожила миллионы человек по всей Европе и стала косвенным результатом самого резкого за две тысячи лет похолодания, как свидетельствуют древесные кольца.

Институт леса мог бы благополучно заниматься местными проблемами и печататься в местных "Вестниках", как тысячи других провинциальных НИИ, если бы западным ученым сибирские данные не понадобились для анализа глобального потепления (интерес к историческому климату – производный от этого сюжет). Так что срезы сибирских пней будут еще долго оставаться востребованным предметом изучения, правда, не обязательно в России.

История вторая: петербургский плащ-невидимка

Начиная с нулевых, у физиков популярна идея "плаща-невидимки" – сложной структуры из материала с переменным коэффициентом преломления, который заставляет лучи плавно огибать препятствие. Прячете в такую структуру танк – и танка как не бывало. Это не буквально: большую часть опытов проводят пока не с видимым светом, а с микроволнами, и речь идет про "невидимость" в микроволновом спектре.

В лаборатории метаматериалов петербургского института ИТМО (бывший Институт точной механики и оптики) придумали, как сделать то же самое, но только без "плаща", за счет резонансов излучения, которые заставляют разные микроволны в цилиндре с водой подавлять друг друга. Достаточно отрегулировать, как следует, температуру воды. Работа, опубликованная в Scientific Reports, сильно отличается от всех других публикаций на эту тему, и все равно заведующий лабораторией Павел Белов не считает ее выдающейся.

- Невидимость – это для нас так, вторично. У нас в лаборатории в прошлом году 80 статей опубликовали, разных видов и мастей. И вот если вы у меня спросите, какая лучшая, то, наверное, про оптический транзистор.

Этот "оптический транзистор" – никакой не прибор, а специальным образом обработанная наночастица кремния. Транзистор – базовая деталь любой электроники (и прежде всего компьютерных процессоров), а оптический транзистор проделывает со светом то, что обычный – с электрическим током. Придумать оптические транзисторы на замену обычным нужно для будущих устройств, в которых вся коммуникация происходит с помощью света, и с которыми можно будет преодолеть многие ограничения скорости действий современных компьютеров.

На сайте лаборатории есть график с числом публикаций: слева – скромные пеньки, справа – куда более уверенные столбики. Лаборатории пять лет, и Павел Белов, который ее возглавляет, незадолго перед этим приехал из Англии, где работал исследователем в Лондонском университете королевы Марии.

- Когда я решил вернуться, мне дали премию президента для молодых ученых. Это послужило толчком, чтобы сделать лабораторию. Меня никто специально не звал. Потом мы с научным руководителем лаборатории Юрием Кившарем выиграли мегагрант и пять лет работали. Ну, а дальше, соответственно, крутились.

Мегагрант – это разовые 150 миллионов рублей на создание лаборатории в российском вузе, ими государство пробовало переманить в Россию сильных зарубежных ученых из-за рубежа. Для продолжения работы ученым приходится добывать деньги существенно меньшими порциями. Сейчас у лаборатории 47 разных грантов.

История третья: московский борофен

В 2010 году нобелевскую премию по физике дали двум британским ученым. Константин Новоселов и Андрей Гейм открыли графен – плоские, толщиной в один атом, листы из атомов углерода. Гейм и Новоселов давным-давно уехали из России и даже сменили гражданство, но оба в свое время закончили МФТИ.

Пять лет спустя, в декабре 2015, МФТИ разослал пресс-релиз: ученые синтезировали аналог графена из атомов бора – борофен. Найти нобелевскому материалу ближайшего родственника – большое событие: если про графен уже в 2013-м писали по десять тысяч научных статей в год, то и про борофен, вероятно, теперь напишут не одну тысячу.

Среди авторов этой работы, опубликованной в журнале Science, есть заведующий лабораторией МФТИ Артем Оганов. Остальные соавторы статьи работают не в России, и ключевые расчеты проводила американская команда Артема Оганова – он не только завлаб в МФТИ, но еще и профессор университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Бруке.

В современном мире прописка ученого – вещь довольно условная, поэтому часто профессора из России продолжают повышать рейтинги своих российских институтов, даже когда проводят свои исследования где-нибудь на другом конце света. Кроме Оганова, это касается и большинства других высокоцитируемых российских ученых: будь то нейробиолог Филипп Хайтович (Шанхайский технологический институт, Китай), молекулярный биолог Константин Северинов (университет Ратгерса, США) или физик Владимир Захаров (университет Аризоны, США).