2 марта в Санкт-Петербурге в возрасте 88 лет умер физик, лауреат Нобелевской премии, академик Жорес Алферов. Ученый стал одним из четырех россиян, получивших Нобелевскую премию с 1991 года. Почетную премию ученый получил в 2000 году за разработки в области полупроводниковой техники. Ученые Университета ИТМО рассказали, как работали с ученым, чем им запомнился Жорес Алферов и почему его наследие так важно для общества.

Нобелевскую премию Жорес Алферов получил за работы по созданию полупроводниковых гетероструктур. Они используются в огромном количестве технических решений. Например, интернет основан на том, что сигнал передается при помощи полупроводниковых лазеров (которые основаны на полупроводниковых гетероструктурах) по оптическому волокну, также лазеры применяются во всех известных оптических приводах, CD и DVD-дисках, которые сегодня вытеснены флешками, но в свое время оказали огромное влияние на развитие всей цифровой техники. Полупроводниковые лазеры работают в лазерных принтерах, которые обеспечивают нам чтение книг и иной печатной продукции.

Гетероструктуры применяются также в высокочастотных транзисторах. Они, в свою очередь, позволяют нам разговаривать по мобильному телефону. Мощные высокочастотные транзисторы были бы немыслимы без полупроводниковых гетероструктур. Также без гетероструктур сложно представить появление светодиодов, изменивших современное представление об освещении.

Как отмечал сам ученый, сегодня нельзя представить нашу жизнь без телекоммуникационных систем, основанных на лазерах с двойной гетероструктурой, без гетероструктурных светодиодов и биполярных транзисторов, без малошумящих транзисторов с высокой подвижностью электронов, применяющихся в высокочастотных устройствах, в том числе в системах спутникового телевидения. В это же время солнечные элементы с гетероструктурами широко используются как для космических, так и для земных программ.

Сергей Стафеев, профессор физико-технического факультета Университета ИТМО, научный руководитель Музея оптики Университета ИТМО

Даже не осознавая этого, Жорес Алферов повлиял на историю современной голографии, поскольку его гетероструктуры позволили создавать основу для лазеров, излучающих когерентный свет, который используется при записи голограмм. (Когерентность является одним из важнейших понятий оптики и означает способность света проявлять интерференционные эффекты. Свет называется когерентным, когда есть фиксированная связь фаз между напряженностью электромагнитного поля в разных точках пространства или в разное время. – прим. редакции). 

С другой стороны, при некоторых изменениях в этой структуре свет может излучаться менее когерентный, но в более широком угле, а поскольку яркость такого источника будет очень высокая, восстановить голограмму можно белым светом, но источник должен быть очень точечным. И в этом смысле яркость светодиодов произвела революцию в освещении голограмм. Таким образом, благодаря открытию Жореса Алферова голографические камеры теперь могут быть компактными, а не пятиметровыми и тяжеловесными, как раньше. RGD-лазеры, которые комбинируются в белый лазерный свет на записи голограмм, фактически построены на гетероструктурах.

Более того, когда мы уже приготовили голограмму, ее нужно правильно и красиво осветить, особенно если она цветная. Мы берем соответствующие светодиоды, тоже гетероструктурные, и они нам дают точечные источники света. Мы их соединяем в единую схему, чтобы каждый шел по одному пути, балансируем их яркость, чтобы получить заданный спектр, и получаем уникальные осветители. Качество голограммы зависит не только от того, насколько ее хорошо записали, но и от освещения.  И в том, и в другом случае изобретение Алферова произвело качественную революцию.

Жорес Алферов был многосторонним человеком. Не берусь описывать все его активности – политические, общественные, научные, но он очень болел за образовательную сферу, в частности, за техническое образование. Когда ему предложили возглавить научно-методический совет по физике, он согласился, и его авторитет в деятельности этого совета сыграл важную роль. Задача совета – сформулировать основные направления, программы и планы в области физико-математического образования. 

На заседаниях совета присутствовали профессора разных университетов, в том числе участником таких заседаний был я. Над проблемами образования мы работали коллективно. Жорес Алферов всегда последовательно боролся за то, чтобы физика преподавалась на должном уровне, чтобы программа не отставала от современности, не была повторением давно известного, была связана с последними достижениями в науке, а также была практико-ориентированной.

Те планы, которые научно-методический совет коллективно вырабатывал, Жорес Иванович применял в Академическом университете (СПбАУ РАН) и в лицее «Физико-техническая школа», которые он основал уже после получения Нобелевской премии. К слову, часть призовых денег ученый вложил на создание лицея и университета.

Михаил Лимонов, профессор физико-технического факультета Университета ИТМО

Жорес Алферов был уникальным человеком, потому что далеко не всякий ученый, хоть примеры в истории и встречаются, занимается не только наукой, но и общественной деятельностью в этой сфере – отстаиванием интересов ученых, академии наук. Известны слова Алферова о том, что самым черным днем в его жизни стал день реорганизации РАН, когда у академии забрали часть функций.

Обычно ученые любят заниматься фундаментальными исследованиями, а Жорес Иванович работал с прикладной сферой, и теперь результаты его работы можно найти буквально в любом кармане – я, конечно, имею в виду смартфон. Эти девайсы основаны на полупроводниковых гетероструктурах, которые сделали возможным суперэффективное преобразование электрической энергии в световую. Кроме того, первые лазеры были огромными установками, а полупроводниковые лазеры – это небольшие устройства, которые выдают когерентный свет, его можно считывать и записывать с легкостью. Жизнь с появлением полупроводниковых гетероструктур очень изменилась.

Жорес Иванович – человек, который создал огромную научную школу. Окончив ЛЭТИ, он основал кафедру, которую впоследствии окончили многие крупные ученые. Так, один из них вскоре, вероятно, возглавит ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Жорес Алферов воспитал целое поколение ученых. Бывает, что академик один, и за ним нет никакого шлейфа, а за Жоресом Ивановичем много академиков и членов-корреспондентов РАН, и это не потому, что он «проталкивал» людей в академию наук, а потому, что ему удавалось открывать новые направления. Шаг за шагом он уходил в нанообъекты, в лазеры на квантовых точках и другие направления, в которых теперь работают ученики его школы. Это очень важно, не говоря о том, что последний нобелевский лауреат в России ушел из жизни, и сейчас не видно людей, сопоставимых с ним по масштабу личности. Нобелевскими лауреатами не рождаются - ими становятся, должно совпасть много факторов, и сейчас такого совпадения не наблюдается.

Александр Чирцов, профессор физико-технического факультета Университета ИТМО

С именем Жореса Алферова напрямую связан прогресс в области полупроводников. Так, результаты его трудов можно использовать для многих сфер, например, для больших интегральных схем. До изобретения Жореса Ивановича полупроводниковые светодиоды по цвету быстро разрушались, а он сделал их устойчивыми. Теперь же мы используем светодиодные светильники на каждом шагу. Нужно было найти такие пары веществ, которые не разрушались при использовании, и ему это удалось.

Нам фантастически повезло, что прикладная работа ученого получила широчайшее использование и у нас, и за рубежом. Мне удалось встречаться с Жоресом Ивановичем несколько раз. Однажды мы приглашали его к нам в университет выступить с лекцией, и рассказы об этой лекции звучали еще несколько лет после.

Полупроводниковые гетероструктуры – это важно, но Жорес Иванович создал еще кое-что уникальное – Академический университет. В 2000-е годы это было, пожалуй, единственное учебное заведение в области точных наук, в котором было все сделано как надо – в нем было много инноваций, но не в сторону упрощения. В университете был свободный выбор посещения занятий разного уровня сложности для студентов, на одну группу в 16 человек приходились двое сильных преподавателей, летом проходила очень хорошая практика и в России, и за рубежом. В этом месте проходил жесткий и честный отбор, не было установок преподавателям давать материал проще, иначе они его не поймут. Чем круче – тем лучше.

Я всегда смотрел на этот результат работы Жореса Ивановича с пиететом и желанием там поработать. Позднее он позвал меня, но мне все же не удалось там оказаться, о чем я очень жалею. Свое влияние и авторитет ученый пустил на полезное дело, и хотелось бы, чтобы оно продолжило свое существование как можно дольше.

Дарья Софина

Редакция новостного портала