Ученый СахГУ рассказал о потенциале исследовательского прибора мирового класса | Новости науки

Долгое время ученые, работающие над созданием материалов нового поколения, были похожи на скульпторов, которые пытаются оценить качество мрамора вслепую. Они видели результат своей работы, но многие ключевые вопросы так и «повисали в воздухе». Что именно происходит с веществом на наноуровне? Почему одна структура впитывает влагу лучше другой? Как форма мельчайших частиц влияет на мощность аккумулятора?

О потенциале уникального микроскопа для подготовки инженерных и научных кадров прямо на месте, без необходимости выезжать в центральные лаборатории, Наука.рф рассказал и. о. ректора СахГУ Алексей Огнев.

«Сканирующий электронный микроскоп — исследовательский прибор мирового класса. Для Сахалина — это новые возможности в проведении высокоразрешающего элементного анализа, изучении морфологии поверхности с нанометровым разрешением. Теперь студент, защищающий диплом по сорбентам или геологии, может выполнить исследования образцов и получить необходимые результаты на кампусе СахГУ. Мы открыты для сотрудничества с предприятиями региона и готовы оказывать высокотехнологичные услуги для наших партнеров», — отметил ученый.

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) приобретен в рамках государственной программы поддержки университетов в России «Приоритет 2030». Теперь ученые могут получать точные ответы на самые разные задачи: от разработки сорбционных материалов и компонентов для натрий-ионных аккумуляторов до синтеза электродов для сложнейших электрохимических процессов. Это оборудование обеспечивает получение высокоточных трехмерных изображений поверхности, позволяя детально изучать морфологию и структуру материалов на наноуровне.

Чтобы понять уровень разрешения этого прибора, не нужно углубляться в сухие нанометры. Достаточно простой метафоры. Это как реклама новых телефонов, где с помощью супер-зума вы с расстояния в несколько километров можете рассмотреть номер автомобиля и разглядеть людей в салоне. Только этот «оптический зум» работает в мире веществ на наноуровне (совсем немного недотягивает до размера молекул).

Однако главная сила этого микроскопа не только в гигантском увеличении. У прибора есть функции, которые делают его уникальным не просто для островного региона, а востребованным в целом ряде отраслей.

Во-первых, он поддерживает возможность низкого вакуума. Что это дает простым языком? Обычные микроскопы требуют, чтобы образец был токопроводящим (например, напыленный металлом). Новый прибор  позволяет анализировать непроводящие и органические (живые клетки в замороженном состоянии). Это настоящий подарок для биологов и геологов, так как теперь можно получать высококачественные изображения «живых» и неподготовленных объектов.

Во-вторых, в приборе реализована функция ЭДС (энергодисперсной спектроскопии). Если объяснять метафорически, микроскоп не просто показывает, как выглядит частица, но и говорит, из чего она состоит. Он позволяет установить качественный и количественный элементный состав образца.

Важно уточнить: хотя этот прибор не является уникальным для всей России (в стране есть более мощные аналоги), на Сахалине это единственный такой микроскоп, что делает СахГУ центром притяжения для всех, кому нужен анализ поверхности веществ на наноуровне.

Для чего конкретно уже сегодня используется этот аппарат? Одно из самых актуальных направлений — решение экологических, радиоэкологических и ресурсных задач Мирового океана.

В фокусе внимания ученых — создание высокоэффективных сорбционных материалов (губок, которые впитывают вредные или ценные вещества). В частности, ведутся активные исследования по улавливанию радиоактивных изотопов йода и цезия из морской воды. Эта задача критически важна для мониторинга и ликвидации последствий техногенных аварий в прибрежных зонах.

Параллельно решается стратегическая задача ресурсосбережения: разработка технологий добычи лития (того самого «белого золота» для аккумуляторов) из пластовых вод. Именно сканирующий электронный микроскоп позволяет нам контролировать пористость и площадь поверхности создаваемых сорбентов, чтобы добиться максимальной эффективности поглощения этих элементов.

Появление такого центрального оборудования кардинально меняет статус СахГУ в научном мире. Это становится точкой притяжения для профессионального сообщества. Ученые, специализирующиеся на синтезе новых материалов, всегда ищут возможность взглянуть на результаты своего труда буквально «под увеличением».

Доступ к СЭМ позволяет исследователям не просто констатировать факт создания вещества, но и понимать его физическую природу, дефектную структуру, химический состав и закономерности роста частиц. Это создает уникальную среду для коллабораций и обмена опытом.

Более того, использование СЭМ кардинально повышает научный уровень публикаций. Метод становится катализатором качества: он позволяет перевести научные работы из разряда описательных (мы сделали вещество, оно белое и сыпучее) в разряд высокоточных и фундаментально обоснованных (мы видим кристаллическую решетку, знаем точный химический состав в каждой точке и можем предсказать свойства).

Университет становится привлекательнее для молодых ученых из других городов, а в перспективе — и для зарубежных коллег. В СахГУ уверены, что это оборудование позволит не только качественно улучшить научные исследования, но и повысить уровень выпускных квалификационных работ студентов. Возможно, в будущем на базе университета появятся и более мощные установки данного типа, но первый шаг в мир высоких технологий на Сахалине уже сделан.