– Таня, часто бывает, что девушки не дружат с физикой, а как у тебя получилось?
– Я до 9 класса физику не любила, мне больше нравились иностранные языки. В 7 классе я даже хотела быть переводчицей с немецкого. В 8 классе я полюбила химию – наверное, потому что у меня не было с ней сложностей, а все правила казались простыми и логичными. Когда я начала искать специальности, для которых нужно сдавать химию, я поняла, что с физикой интересных вариантов намного больше. Узнала, что есть такой Московский физико-технический институт, где люди по ночам не спят, а учатся. Загорелась идеей туда поступить. И в связи с этим в 9 классе начала больше интересоваться физикой: внимательно делать домашние задания, решать дополнительные задачи, смотреть научно-популярные видео. Когда в 10 классе из 14 гимназии я перешла 17 лицей, физике я уделяла больше всего времени, потому что лицейская программа обгоняла гимназическую. И там я поняла, что мне действительно нравится физика – как школьный предмет и как наука. Так что на вопрос, как я подружилась с физикой, отвечу так: я просто начала углублённо ею заниматься. И то, что я девушка, мне никак не помешало.
– Как ты выбирала институт и факультет и как поступала?
– Про институт у меня сомнений не было – я хотела поступать только в МФТИ, или, как ещё говорят, «на Физтех». Я долго сомневалась в выборе факультета: факультет проблем энергетической физики, где занимаются плазменной энергетикой, или факультет физической и квантовой электроники, где разрабатывают микроэлектронные приборы и разные лазеры). У моей классной руководительницы и учительницы физики Надежды Валерьевны Первышиной на ФФКЭ учились талантливые выпускники, которые однажды приехали в лицей с лекцией. Они рассказывали о разработке волоконных лазеров и об учёбе на своём факультете. Лазеры казались мне очень интересной темой ещё в школе, поэтому я решила поступать на факультет физической и квантовой электроники. Прошло 5 лет, и теперь я тоже занимаюсь разработкой волоконных лазеров.
– Когда началась учёба и дальше, не разочаровалась ли ты, не хотелось ли всё бросить?
– Нет, ни разу у меня не было таких мыслей! Было очень сложно, особенно на первом курсе. И я го-ворю не только про огромное количество материала, которое быстро пришлось осваивать. Сначала было тяжело психологически: я приехала из маленького города, где была отличной ученицей, в ведущий институт, где каждый в школьное время был «звездой» и добивался огромных успехов. Ведь на Физтех, кроме талантливых ребят из провинциальных школ, поступают выпускники топовых школ Москвы и Санкт-Петербурга, которые зачастую уже знают всю программу первого курса института. Что уж говорить о победителях международных олимпиад по физике, астрономии и математике, которые тоже выбирают МФТИ. Но я упорно училась, не позволяла себе расслабляться и постепенно сравнялась по уровню знаний со своими однокурсниками, которые на первый курс пришли более подготовленными. Я ни разу не разочаровалась и в физике, хотя среди моих знакомых с Физтеха есть много ребят, которым она перестала нравиться.
– Какие специфические предметы вы изучали за годы учёбы? Какие давались труднее всего?
– С 1 по 3 курс программа у большинства студентов Физтеха общая: высшая математика, общая и теоретическая физика. А вот на базовой кафедре мы осваиваем предметы, связанные непосредственно со своей специализацией. У меня это волоконные лазеры: я подробно изучаю физические основы лазерного излучения, устройство лазерных оптических систем. Самый сложный, на мой взгляд, предмет – это компьютерное моделирование волоконных лазеров.
– Какую тему ты выбрала для диплома? Почему? Что нового узнала для себя в ходе работы над ней?
– Тема моего диплома – «Математическое моделирование тепловых процессов в биологических тканях в процессе разогрева лазерным излучением». Волоконные лазеры излучают в инфракрасном диапазоне (длина волны самого популярного волоконного лазера – 1064 нанометра). Такое излучение хорошо поглощается водой, которая является одной из важнейших составляющих биотканей: как растительных, так и животных. Поэтому инфракрасное лазерное излучение широко применяется в медицине: с его помощью можно слегка нагреть ткань, а можно и сделать настоящий разрез. По-этому для того, чтобы добиться нужного эффекта и не навредить, важно знать, как ведёт себя та или иная ткань при облучении лазером. Именно это я исследовала в своей дипломной работе. В процессе подготовки я изучила много нового для себя материала по биологии.
– Таня, ты часто упоминаешь слово «лазер». Можешь объяснить, что это такое, как он работает?
– В любом лазере (за исключением совсем немногих) есть три основных элемента. Это активная среда, накачка и обратная связь. Расскажу кратко, как работает лазер, на примере волоконного. Для начала, нужна активная среда. Это некое вещество, которое способно поглощать энергию и затем испускать излучение. В случае волоконного лазера это тонкий стержень из стекла (волокно), в который внедрены ионы, способные поглощать излучение одной длины волны и испускать излучение на другой длине волны. Далее нужна накачка – источник энергии, которая поглотится активной средой. В моём случае накачка производится с помощью диодного лазера. Наконец, нужна так называемая обратная связь. В простом случае это два зеркала: одно полностью непрозрачное, а второе частично прозрачное. Излучение накачки проходит по активной среде, где генерируется нужная длина волны. Чем больше раз излучение накачки пройдёт по активной среде, тем больше будет КПД лазера, и, отражаясь от зеркал, оно может проходить по волокну сотни раз, пока полностью не поглотится активной средой. В итоге на выходе из полупрозрачного зеркала мы получаем поток фотонов – частиц света, и вся прелесть лазера в том, что все эти фотоны абсолютно одинаковы.
– Какие новейшие технологии используются в твоей работе?
– Гордость отдела медицинских лазеров НТО «ИРЭ-Полюс» – это прибор для удаления камней в почках Fiberlase. Принцип лазерной литотрипсии (удаления камней) следующий. Камень плавает в жидкости, заполняющей почку. В почку через эндоскоп вводится оптическое волокно. Мощный короткий (порядка миллисекунды) импульс лазерного излучения на длине волны 1940 нм (такое излучение, как я уже говорила, хорошо поглощается водой) сразу же испаряет небольшой объём жидко-сти, окружающий конец волокна. Образуется пузырь, который с большой скоростью летит по направлению к камню, и ударной волной постепенно его разрушает. Таким лазером можно как измельчать камень в пыль, так и дробить его на небольшие части. На сегодняшний день такой волоконный лазер является одним из лучших средств для лечения мочекаменной болезни.
– Что тебе нравится в твоей работе и с какими проблемами ты сталкиваешься?
– В работе учёного для меня самое главное – это радость открытия, когда после нескольких недель неудач эксперимент наконец совпадает с теорией. В этом же и трудность – иногда нужно поработать достаточно много, чтобы получить результат. В работе над медицинскими лазерами меня вдохновляет то, что я помогаю создавать приборы, которые будут помогать людям, облегчать их боль и улучшать качество жизни.
– Какие направления в твоей науке сейчас самые актуальные и перспективные?
– Я занимаюсь биофотоникой – наукой о взаимодействии электромагнитного излучения с живыми организмами и тканями. Мне кажется, одно из самых перспективных направлений – диагностика различных болезней с помощью лазерного излучения, например, визуализация раковых опухолей на ранних стадиях. Ещё одно интересное направление – использование ультракоротких лазерных им-пульсов (фемтосекундный лазер) для лечения различных патологий на клеточном и молекулярном уровнях.
– Зачем человеку знать физику?
– Обычному человеку полезно знать физику хотя бы для того, чтобы знать, что, если положить в морозильник полную стеклянную бутылку с жидкостью, она может лопнуть. Или чтобы понимать, почему нельзя засовывать пальцы в розетку, светить лазерной указкой в глаза и так далее. Но, кроме сугубо бытового применения, – здорово смотреть на мир, когда хотя бы немного понимаешь, как он работает, когда можешь с помощью математических соотношений описать то или иное природное явление.
– С кем из учёных своей научной области и других хотела бы встретиться и почему?
– Я бы хотела встретиться со Скоттом Пралем – учёным из Америки, который разработал метод определения оптических свойств биологических тканей, который я активно использую в своей работе и совершенствую. Я прочитала очень много его статей, как серьёзных, так и менее академичных. Мне нравится его научный подход и чувство юмора.
– Почему многие молодые специалисты хотят уехать за границу?
– Как ни банально, из-за денег и лучших рабочих условий. К сожалению, в России пока не везде учёные получают достойную плату за свои исследования, не в каждой лаборатории есть новейшие приборы, даже мощные расчётные компьютеры. Всё-таки за рубежом, насколько я знаю, наука финансируется более активно. Ещё за границей больше разных рабочих групп, больший выбор тем для научной работы. Но в России, как мне кажется, сейчас улучшается ситуация с финансированием науки: в МФТИ, например, каждый год выделяют много средств для открытия новых лабораторий, привлечения крупных специалистов (а им, естественно, нужна конкурентная зарплата). И некоторые российские учёные, уехавшие из страны в 90-е, когда до науки государству вообще не было дела, даже возвращаются на Родину и ведут исследования здесь
– Как ты видишь мир новых технологий через 10 лет?
– Пока я не думаю, что произойдёт какой-то принципиальный скачок в технологиях. Надеюсь, в медицине начнут активнее использовать лазеры – сейчас ведётся огромное количество исследований самых разных применений излучения для терапии и диагностики, и, наверное, многие из них будут применяться на практике через 10 лет. Возможно, в электронике начнут активнее применять графен – это двумерный материал из атомов углерода, по сути – очень тонкий слой графита. Этот материал обладает полупроводниковыми свойствами, и учёные надеются, что им можно будет заменить дорогие и хрупкие экраны современных смартфонов. Может быть, в жизнь учёных войдут квантовые компьютеры, которые теоретически могут решать некоторые специфические задачи в миллионы раз быстрее обычных электронных компьютеров. Но всё-таки за такой короткий срок тяжело придумать что-то принципиально новое. Ведь за каждым прибором и устройством, которым мы пользуемся каждый день, стоит кропотливый труд сотен учёных, технологов, инженеров, которые шаг за шагом исследуют новые горизонты физики и технологий.
