Научная
деятельность
Университет ИТМО

«Живая» лаборатория: Открытая академия лазерных микротехнологий делает ставку на современное оборудование и энергию молодежи

Создать дифракционную решетку с помощью микроплазмы, нанести цветную маркировку лазером на поверхность металлов или создать функциональный рельеф – лишь то немногое, что теперь можно проделать в новых лабораториях МНЛ «Лазерные микро- и нанотехнологии и системы» (МНЛ ЛМНТС), которые открылись в минувшую пятницу на кафедре лазерных технологий и систем Университета ИТМО. Почему создать лабораторию, которая всегда будет идти в ногу со временем, крайне сложно и как такая научно-практическая среда появилась на базе Университета ИТМО, рассказали ее создатели.  

В минувшую пятницу были открыты три лаборатории, каждая из которых отвечает за определенные направления работы: «Лаборатория лазерной микроплазмы», «Лаборатория лазерных нано- и фемтотехнологий» и «Открытая академия лазерных микротехнологий». Академия получила статус «открытой», так как предоставляет доступ к оборудованию не только сотрудникам и студентам Университета, но и старшеклассникам, специалистам из промышленности, которые смогут повысить здесь квалификацию. Кроме того, академия позволяет проводить широкий спектр работ – от фундаментальных до прикладных.

Рабочее ядро лаборатории, по словам Вадима Вейко, одного из главных идейных руководителей проекта, составляют молодые постдоки – недавние выпускники кафедры ЛТС, которые успели защитить диссертации и создать новые научные направления.

«Те процессы, которые мы здесь отработали, в промышленности известны довольно мало. Ни гибка, ни цветная маркировка, ни управление рельефом поверхности сейчас не используются в промышленности. В основном специалисты делают маркировку и резку, поэтому мы думаем, что здесь будут инженеры, технологи из промышленности, которые будут проходить переподготовку», – поделился Вадим Вейко, руководитель лаборатории.

Открытие новых лабораторий на кафедре лазерных технологий и систем Университета ИТМО
Открытие новых лабораторий на кафедре лазерных технологий и систем Университета ИТМО

Среди новейшего оборудования в помещениях можно увидеть различные виды лазерных систем и измерительное оборудование: фемто- и пикосекундный, эксимерный, волоконные и CO2-лазеры; оптические исследовательские микроскопы, интерферометры, спектрометры и даже роботизированный лазерный комплекс – универсальную машину, на которую можно установить волоконную систему и многое другое. Спектр применения новых установок крайне разнообразен: сейчас здесь исследуют ударные волны под действием фемтосекундного лазера, фемтосекундную лазерную абляцию на металлах и полупроводниках, воздействие лазерного излучения на прозрачные материалы (пористые стекла, фоточувствительные стекла и пр.), лазерное структурирование поверхности конструкционных материалов. А самое главное, благодаря появлению волоконных лазеров и технологических установок на их основе (например, Минимаркер 2), на базе «Открытой Академии лазерных микротехнологий» есть возможность для проведения реальных лабораторных работ студентами по направлениям подготовки «Лазерная техника и лазерные технологии», «Техническая физика» и «Оптотехника».

С появлением Академии, по словам Вадима Вейко, решается сразу несколько проблем. Само создание подобной лаборатории еще недавно казалось невозможным: выпускаемое серийное оборудование требует постоянного дорогостоящего обслуживания и ухода, иначе эти устройства могут достаточно быстро выйти из строя. Эту проблему создатели решили при поддержке индустриального партнера лаборатории – ООО «Лазерный центр».

«Установки, которые сейчас есть в лаборатории, – это последнее слово в науке и промышленности, но они все время совершенствуются. Индустриальным партнером академии предложено обновлять установки для проведения лабораторных работ, что позволит ребятам быть всегда на острие современных достижений. Кроме того, уже сейчас есть много научных идей, которые нужно реализовывать в бизнесе, но пока не хватает тех людей, которые согласились бы уйти из науки и вывести научные идеи в сферу предпринимательства», – рассказал Вадим Вейко, профессор кафедры лазерных технологий и систем Университета ИТМО.

Вадим Вейко и Владимир Никифоров
Вадим Вейко и Владимир Никифоров

«Технологии сегодня совершенствуются с такой скоростью, что никакой производственной компании, которая ограничена финансами, рынками, обязательствами, их не осилить. Это нас и подтолкнуло к более тесному сотрудничеству с Университетом ИТМО. Нам нужна “живая”  лаборатория, которая могла бы подпитываться, с одной стороны, молодым свежим интеллектом, а с другой – самым современным оборудованием. Академия решает очень важные задачи и для предприятия, и для университета: популяризирует лазерные технологии, выстраивает связь “вуз – предприятие”, выпускает квалифицированных специалистов и позволяет разрабатывать новые технологии», – поделился Сергей Горный, директор ООО «Лазерный центр».

С достижением определенных технических высот (например, с появлением волоконных лазеров и целых установок на их основе) создание подобных лабораторий переросло из категории невозможного в категорию реализуемого. Однако недостаточно иметь лишь передовое оборудование – работа в такой лаборатории требует серьезной теоретической базы и методического задела. К настоящему времени студенты и сотрудники университета сформировали существенный научный задел в области лазерной микрообработки: за последние пять лет защищено семь кандидатских диссертаций по очистке и окислению металлов, по модификации стекол и структуры Si – SiO2; сейчас на выходе аспирантские работы по структурированию металлов, записи решеток Брегга, структурированию стекол; написано более 50 научных статей и получено более 10 РИДов. Методическими основами Академии послужит специально подготовленное учебное пособие «Лабораторный практикум по лазерным микротехнологиям, Часть 1. Лазерная обработка конструкционных материалов».

Открытие новых лабораторий на кафедре лазерных технологий и систем Университета ИТМО
Открытие новых лабораторий на кафедре лазерных технологий и систем Университета ИТМО

Одна из основных функций Академии – исследовательская. Например, сейчас ведется крупный проект в рамках федеральной целевой программы по теме «Разработка лазерной технологии формирования микрогеометрии поверхности конструкционных материалов с целью управления их физико-химическими свойствами». В результате этого исследования должны быть разработаны пять экспериментальных образцов лазерных установок: экспериментальный образец лазерного маркера, позволяющий создавать цветные идентификационные метки на поверхности металлических изделий; экспериментальный образец технологической установки, реализующей технологию интеллектуальной лазерной очистки; экспериментальный образец лазерной системы для модификации поверхности титановых имплантов; экспериментальный образец лазерной рабочей станции, обеспечивающей структурирование поверхности конструкционных материалов и экспериментальный образец оптической системы комбинирования нескольких источников лазерного излучения.

Несмотря на то, что лаборатория только открылась, у нее уже есть международные партнеры: сейчас реализуется совместный проект с Францией в рамках федеральной целевой программы по теме «Исследование и разработка методов организации и свойств наноструктур на основе диэлектрических матриц с нанообъектами под действием коротких и сверхкоротких лазерных импульсов», а также ожидается получение проекта с Грецией. Есть образовательный проект с Лаппеенрантским технологическим университетом (Финляндия), подписан договор по взаимодействию с Университетом г. Касселя в Германии.

Открытие новых лабораторий на кафедре лазерных технологий и систем Университета ИТМО
Открытие новых лабораторий на кафедре лазерных технологий и систем Университета ИТМО

В планах у организаторов создание второго цикла лабораторных работ по лазерным микротехнологиям – «Лазерная инженерия функциональных материалов фотоники». Магистерские диссертации на эту тему уже защищены, кандидатские на выходе.

«Открытие лаборатории является тем примером, когда наука, экспериментальные исследования соединяются с заказом индустрии. Это то, к чему весь наш университет стремится. Научные статьи – это хорошо, но еще лучше, когда научные достижения идут на производство, ложатся на полки в магазинах, когда они востребованы и имеют коммерческий успех», – заключил Владимир Никифоров, проректор по научной работе Университета ИТМО.