Почему, прежде чем фундаментальное открытие будет внедрено в промышленность и станет частью повседневной жизни, может пройти несколько десятков лет? Какие ключевые проблемы сегодня решают специалисты в области нанофотоники? И какие возможности нам обещает дальнейшее исследование метаматериалов? Об этом в интервью ITMO.NEWS рассказал профессор Мюнхенского университета Стефан Майер. На конференции МЕТАНАНО, которая накануне завершилась в Сочи, он представил один из ключевых докладов и показал последние результаты работы своей научной группы.

Это ваш первый опыт участия в научных конференциях в России?

Я во второй раз на научных конференциях в России. Три года назад я уже посещал мероприятие в Петербурге, но с другой темой.

Насколько МЕТАНАНО отличается от традиционных конференций и привычных форматов?

Три года назад я был на мероприятии, посвященном другой тематике, и там была совершенно иная атмосфера. Здесь я вижу очень много студентов, молодых ученых, и это приятно. Чувствуется неформальная, дружеская атмосфера. В том числе потому, что председатель комитета конференции — Павел Белов — хорошо известен в научной среде. Кроме того, он зарекомендовал себя как хороший организатор.

Сотрудничаете ли вы сейчас с научными группами из России?

В настоящее время нет, но не исключаю такой возможности в будущем. Кроме того, в связи с переездом в Германию, думаю, появится больше возможностей для участия в программах различных фондов. Например, не так давно я присоединился к инициативе, которую реализует Российский научный фонд (РНФ) и Немецкое научно-исследовательское сообщество (DFG). Так что это тоже может быть способом, чтобы начать такое сотрудничество.

Вы ведете достаточно широкий круг как фундаментальных, так и прикладных исследований. Расскажите, пожалуйста, подробнее об исследованиях, над которыми вы сейчас работаете.

Что мы в основном пытаемся сделать, так это посмотреть, как мы можем сосредоточить свет на очень широком спектральном диапазоне — от ультрафиолета до ближней инфракрасной области. Как мы можем сжать его в очень маленькое пространство? И наконец, как мы можем эффективно собрать слабый свет и преобразовать солнечную энергию во что-то еще? Это может быть химическая энергия, катализ — для изменения способа химических реакций, это может быть электрическая энергия — например, здесь я имею в виду солнечные батареи, фотонные переключатели, сенсинг. Мы занимаемся исследованием широкого спектра вопросов.

Если говорить о практическом применении, то у моей работы, я думаю, есть две главные задачи. Во-первых, мы учим будущее поколение исследователей. Это очень важная задача лично для меня, о которой обычно забывают. Во-вторых, мы решаем большой комплекс прикладных задач. Мы считаем, что если вы сможете сфокусировать свет на все меньшем и меньшем масштабе, то это позволит использовать меньше материалов. Например, если говорить о солнечной энергетике, то для создания солнечных батарей понадобится меньше материала, батареи будут более легкими, более эффективными и, соответственно, будут стоить дешевле. Если же взять, к примеру, задачи в биологии, то мы сможем повысить точность детектирования молекул, что очень важно для медицины, прежде всего для скрининга. Таким образом, мы сконцентрированы на том, чтобы делать вещи в конечном счете дешевле, легче и чувствительнее.

Что касается метаматериалов… Практически каждый день мы слышим о новых интересных научных результатах, которые связаны с этой областью. На ваш взгляд, каковы ключевые возможности, которые могут дать нам метаматериалы в ближайшем будущем?

Вероятно, возможности, которые могут быть реализованы в ближайшем будущем, находятся в радиочастотном режиме, например, антенны. Уже есть антенны, основанные на технологии метаматериалов, которые собирают интегрировать в транспортную сферу, в том числе в автомобили. Менее очевидная возможность связана с линзами. Здесь я имею в виду такие технологии, как плоские линзы, линзы на чипе и так далее.

Здесь, естественно, возникает вопрос: когда эти разработки могут стать частью нашей повседневной жизни. Например, в одном из интервью лауреат Нобелевской премии Андрей Гейм, который также в этом году принимает участие в этой конференции, как-то сказал, что временной промежуток между фундаментальным открытием и его применением может составлять до 70 лет. Вы согласны с этим?

Смотря что здесь имеется в виду. Есть большое количество разработок, которые внедряются достаточно быстро. Но применительно к области нанотехнологий срок от 30 до 60 лет — это близко к реальности. На мой взгляд, основная причина этого в том, что вам нужно убедить промышленность в необходимости смены способов производства, благодаря которому она работает здесь и сейчас. Вы знаете, что вся индустрия сегодня основана на кремнии. Если вы хотите заменить его на новые материалы, новые структуры, безусловно, это займет много времени.

Какие ключевые проблемы ученым необходимо преодолеть, в ближайшем будущем, чтобы добиться лучших результатов? И какие задачи в этой связи вы ставите лично для себя?

Я думаю, что ключевой проблемой на данный момент является в целом вопрос эффективности — эффективности преобразования энергии солнечного света в электрическую энергию и более общий вопрос преобразования одной формы энергии в другую. И мои задачи лежат в этой же плоскости. Сейчас мы как раз работаем над улучшением эффективности процессов преобразования энергии.

Стефан Майер — профессор Мюнхенского университета, автор почти 300 научных публикаций (21 из них — в журналах семейства Nature), а также книги «Плазмоника. Теория и приложения», предназначенной как для студентов, желающих начать собственные исследования в данной сфере, так и для научных работников. Ученый награжден премией Саклера в области физических наук и медалью Патерсона Института физики. Он является членом Института физики (IoP) — британского научного общества, насчитывающего более чем 50 000 членов по всему миру и оптического общества Америки (Optical Society of America). Помимо исследований в области фундаментальной и прикладной плазмоники и нанофотоники, Майер уделяет большое внимание обучению студентов. Так, в его группе семь постдоков получили стипендии имени Марии Склодовской-Кюри.

Елена Меньшикова

Редакция новостного портала