В подкасте «Говорит ученый» Александр Владимирович Колобов, доктор физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой физической электроники, директор института физики РГПУ им. А. И. Герцена рассказал о своем профессиональном пути, фундаментальных исследованиях в области полупроводников и продвижении российских ученых на мировой арене. Речь зашла о масштабных грантовых проектах фундаментальной физики, которые реализуются в том числе при сотрудничестве с зарубежными университетами.

— Александр Владимирович, расскажите, как начался Ваш путь в физике и что определило выбор таких сложных и перспективных направлений как аморфные полупроводники и фазопеременные материалы?

— Театр, как известно, начинается с вешалки, жизненный путь человека начинается со школьной скамьи. У меня был замечательный учитель физики, благодаря которому я понял, что физика — это интересно и что ей стоит посвятить жизнь. Ни разу об этом не пожалел. Выбор тематики связан с моей учебой на базовой кафедре физико-технического института, которую возглавлял Жорес Иванович Алферов, нобелевский лауреат. После окончания университета он приглашал меня к себе в лабораторию, но мой научный куратор порекомендовал пойти в лабораторию Бориса Тимофеевича Коломийца. Это человек, который в 1955 году открыл аморфные полупроводники. По классическим канонам того времени аморфные вещества не могли быть полупроводниками, поэтому это открытие совершило переворот в науке и представляло большой интерес. Фазопеременные материалы — это подраздел аморфных полупроводников, материалы на основе теллура, которые используются в энергонезависимой памяти.

— Что такое аморфные полупроводники? Почему изначально считалось, что их нельзя использовать в таком качестве?

— Изначально считалось, что полупроводниками могут быть только кристаллы — вещества с дальним порядком и зонной структурой (валентная зона, зона проводимости и запрещенная зона). Запрещенная зона — основная характеристика полупроводника — возникала как следствие периодичности кристалла. Поэтому казалось, что в аморфных веществах она не может существовать. Однако в 1955 году Борис Тимофеевич Коломиец открыл полупроводниковые свойства халькогенидных стекол, что положило начало эре аморфных полупроводников. Интересно, что Невилл Мотт, который позже получил Нобелевскую премию за исследования в области аморфных полупроводников, особо подчеркивал роль ленинградской школы Коломийца в этом открытии. Он также считал странным, что до середины XX века никто не задумывался о том, почему стекло прозрачное. Прозрачность означает, что свет определенной энергии проходит через материал, не поглощаясь. Это указывает на наличие запрещенной зоны, в области которой свет не взаимодействует с веществом.

— Ваши исследования охватывают энергонезависимую память и применение синхротронного излучения. Как эти направления соотносятся с глобальными трендами в материаловедении и какие практические технологии появились на их основе?

— Энергонезависимая память на основе аморфных халькогенидов (фазопеременных материалов) использует переходы между кристаллической и аморфной фазами. Такие материалы как аморфные халькогениды легко и быстро переходят из одной фазы в другую, что важно для памяти, которая должна быть быстродействующей. При этом оба состояния стабильны — это противоречивое требование, которое удалось реализовать благодаря уникальным свойствам этих материалов. Синхротронное излучение — это метод изучения материалов, позволяющий видеть их структуру на атомном уровне. Его можно применять как к кристаллическим, так и к аморфным материалам. С помощью синхротронного излучения мы можем проводить детальный анализ структуры материалов, что важно для понимания их структуры и свойств, а значит и для разработки новых технологий. На основе этих исследований созданы устройства оптической и электронной энергонезависимой памяти, а также нейроморфные сети, которые сейчас активно развиваются.

— Вы работали в разных университетах, в том числе зарубежных. Расскажите об этом опыте.

— Я работал в Кембриджском университете примерно полтора года и получил премию Лондонского Королевского Общества для проведения там исследований. Я также работал в Париже, в Высшей школе технической физики и химии — вузе, с которым связано шесть Нобелевских премий. Долгое время я сотрудничал с продвинутыми инженерными научными и технологическими учреждениями. 25 лет проработал в Японии. Стараюсь использовать полученный опыт в своей нынешней деятельности.

— Как российские гранты, например гранты РНФ, помогают продвигать исследования на международной арене?

— Я смотрю на гранты как на возможность работать более эффективно. У меня было три гранта РФФИ, из них два международных — с Чехией и Японией, два гранта РНФ — один чисто российский и один совместный с Китаем. За счет этих грантов было приобретено три сервера общей стоимостью около 7–8 миллионов рублей. Совместный грант РНФ и Государственного фонда естественных наук Китая (NSFC) позволил реализовать проект «Многофакторный прецизионный контроль структуры пленок фазопеременных халькогенидов для нейроморфных систем и приборов на их основе». Проект реализуется в сотрудничестве с Восточно-Китайским педагогическим университетом (Шанхай).

— Чувствуете ли Вы барьеры в международной научной деятельности из-за геополитической ситуации?

— Барьеры, конечно, появились. Например, японцам официально запрещено сотрудничать с российскими учеными, хотя у меня были прекрасные отношения с коллегами, и мы успешно выполняли грант РФФИ. Мне пришлось столкнуться и с ограничениями на публикации: в частности, редакция просила изменить аффилиацию одного из соавторов.

— Как Вы оцениваете роль наукометрических метрик в работе современного ученого?

— Наукометрические метрики — это в определенном смысле статистика. Количество публикаций не всегда отражает реальный вклад ученого в науку. Существует индекс Хирша, который учитывает количество цитирований статей, но и он не идеален. Например, ученый, работающий в популярной области, может иметь высокий индекс Хирша просто потому, что многие исследователи цитируют друг друга. Кроме того, в статьях часто несколько авторов, и определить вклад каждого сложно. Есть понятие первого и последнего автора в статье (первый — обычно аспирант, который выполняет работу, последний — профессор, под руководством которого она проведена), но промежуточные авторы могут вносить разный вклад.

— Что Вы можете посоветовать студентам, которые хотят заниматься наукой?

— Человек, который идет в науку, должен получать удовольствие от самого процесса познания и от получения интересных результатов. Важно хорошо знать литературу в своей области. Это поможет сориентироваться в направлении исследований, оценить значимость собственных результатов и легко писать статьи. Необходимо знать английский язык, так как это язык международного научного общения. Нужно уметь читать статьи, писать на английском, делать доклады на конференциях и понимать доклады коллег.

— Какое свое достижение в науке Вы считаете самым главным?

— Пожалуй, это экспериментальная демонстрация существенных отличий в структуре ближнего порядка кристаллической и аморфной фаз фазопеременных метериалов. Статья по этим результатам в Nature Materials процитирована более полутора тысяч раз и входит в десятку самых цитируемых статей ФТИ им А. Ф. Иоффе.

— Какие у Вас научные планы на ближайшее время?

— Сотрудничество с китайскими коллегами идет очень успешно, и я надеюсь, что оно продолжится. Мы планируем развивать исследования в области компьютерных методов материаловедения — расчета свойств материалов из первых принципов квантовой механики.

Беседовал Данила Иванов