«Формирование состава научно-учебной группы идёт практически постоянно»
Научно-учебная группа «Электродинамика замедляющих систем и метаматериалов» впервые получила грант и была создана в 2013 году. В этом году коллектив отмечает круглую дату — 10 лет со времени образования. С 2017 по 2023 г.г. группа выиграла и получила четыре двухлетних гранта НУГ подряд, что является беспрецедентным показателем в истории НИУ ВШЭ. Сегодня группа является одной из самых многочисленных в университете, в разные годы в ее состав всегда входили от 8 до 12 человек. За прошедшие 10 лет общее число студентов и аспирантов, работавших в группе, превысило 40 человек. Мы встретились с руководителем группы профессором Андреем Елизаровым и попросили его подробнее рассказать о группе, области исследований, участниках и их успехах. А также о том, как студенту, начинающему путь в науке, стать участником коллектива.
Научно-учебная группа (НУГ) – коллектив исследователей, включающий студентов бакалавриата, магистрантов, аспирантов, молодых преподавателей и/или научных сотрудников под руководством опытного наставника. НУГ создается на конкурсной основе, проекты поддерживаются на один год с возможностью пролонгации по результатам первого года работы еще на один год.
Андрей Альбертович, Ваша научно-учебная группа занимается СВЧ-электроникой. Пожалуйста, опишите кратко эту область науки: объекты исследований, применение, что с течением времени оказывается в фокусе внимания ученых.
Актуальность и перспективы развития радиотехники и электроники во всем мире обусловлены освоением человечеством все более коротких длин волн, что связано с необходимостью передачи, приема, преобразования и хранения всё большего количества информации. Сам термин «СВЧ» — сверхвысокие частоты — достался нам во времена Советского Союза как альтернатива англоязычному понятию «Microwave». Сейчас можно встретить в литературе оба термина, и они в целом равноправны.
Развитие СВЧ-электроники в МИЭМ началось практически с момента основания института в 1962 г. и связано с научными исследованиями, проводимыми на кафедрах бывшего радиотехнического факультета. Хочется добрым словом вспомнить руководителей ведущих научных школ по СВЧ-электронике — докторов наук, профессоров Лошакова Л.Н., Пчельникова Ю.Н., Солнцева В.А., Дьякова В.А., Литвака И.И., Чернушенко А.М. и многих других. Именно ими был заложен фундамент мирового лидерства нашей страны в этой области, который мы, их ученики, и сейчас сохраняем и поддерживаем в МИЭМ.
В настоящее время микроволновым диапазоном называют участок спектра электромагнитных колебаний с длинами волн от 1 метра до 100 микрометров (300 МГц - 3 ТГц). В этом диапазоне уже существуют и разрабатываются новые средства беспроводной связи и телекоммуникаций различного назначения — 5G и выше, малогабаритные антенны, излучатели и сенсорные устройства, оборудование для термообработки изделий, напыления и нанесения покрытий, устройства медицинского назначения для физиотерапии, гипертермии и коагулирующей хирургии и др. Подчеркну здесь, что компьютерная техника также начала освоение микроволн, поскольку тактовые частоты процессоров и микросхем памяти попадают в указанный диапазон. Однако дальнейшее развитие компьютерной техники и увеличение тактовых частот в ближайшем будущем будет связано с необходимостью перехода от полупроводниковых структур напряженного кремния к арсениду галлия, обладающего почти в 2,5 раза большей подвижностью электронов.
Таким образом, одним из главных современных трендов развития микроволновой электроники является освоение миллиметровых и субмиллиметровых длин волн. Сейчас такие исследования проводятся во всем мире, о чем свидетельствуют многочисленные отечественные и зарубежные публикации. И, что отрадно, по ряду позиций научные исследования, проводимые нашей научной группой в МИЭМ, не только не отстают, а часто и превосходят зарубежные результаты. К таким исследованиям можно отнести наши научные работы в области метаматериалов и замедляющих систем.
Пожалуйста, расскажите подробнее о практическом применении в этой области.
Термин «метаматериал» получил распространение в электродинамике и микроволновой технике в конце прошлого века. Он происходит от греческого слова meta, означающего «за» или «вне», и латинского слова materia («материя», «материал»). Метаматериалы — композитные материалы, представляющие собой периодические структуры с габаритными размерами, много меньшими длин волн, на которой они работают, и обладающие физическими свойствами, не достижимыми у природных материалов. В электровакуумных СВЧ-приборах такие структуры известны достаточно давно под термином «замедляющие системы». Таким образом, любой метаматериал является замедляющей системой, и, наоборот, любая замедляющая система является метаматериалом. Эти понятия — синонимы и отличаются областями применения.
В настоящее время метаматериалы могут рассматриваться как перспективный тренд для многих актуальных применений, которыми занимается наша научно-учебная группа. Например, в антенной технике использование метаматериалов позволяет обеспечить малые размеры и габариты антенн и антенных решеток в сочетании с высокой направленностью и заданной рабочей частотой. Управляя реактивными потерями в диэлектрических и магнитных средах, метаматериалы обеспечивают высокий уровень поглощения электромагнитной энергии, что дает возможность создавать новые маскировочные и радиопоглощающие материалы. Метаматериалы могут быть также интегрированы с волноводами и обеспечивать управление электромагнитными волнами для разработки ответвителей и поляризаторов, преобразователей мод, мультиплексоров, фазовращателей и других устройств микроволновой техники.
Еще одной современной областью исследований является разработка реконфигурируемых интеллектуальных частотно-селективных поверхностей на метаматериалах. Такая поверхность может обеспечивать, например, сверхширокополосное когерентное поглощение волн, работать как антибликовое покрытие, обеспечивать синфазное отражение и симметричность скольжению волны. Суперлинзы на основе таких поверхностей обеспечивают сверхразрешение, отодвигающее предел дифракции. Особо следует подчеркнуть возможность применения метаматериалов в терагерцовой технике, где они полезны для создания систем беспроводной связи и телекоммуникаций, модуляторов, фазовращателей и сенсорных устройств, систем медицинской визуализации, неразрушающего мониторинга безопасности и идентификации объектов.
Возможно, следующий блок вопросов будет интересен студентам, желающим включиться в работу Вашей группы. Что такое научно-учебная группа в Вышке? Как построена ее работа? Как формируется группа? Какие испытания ожидают студентов, планирующих в нее попасть? В каких научных событиях участвуют преподаватели и студенты?
Согласно регламентирующим документам Научного фонда НИУ ВШЭ, научно-учебная группа (НУГ) представляет собой коллектив исследователей, включающий студентов бакалавриата, магистрантов, аспирантов, молодых преподавателей и/или научных сотрудников под руководством опытного наставника. Руководителем группы может выступать преподаватель и/или научный работник НИУ ВШЭ, имеющий степень доктора наук, кандидата наук или PhD, при наличии публикаций, а также имеющий опыт научного руководства студентами/магистрантами/аспирантами НИУ ВШЭ, научными семинарами, спецкурсами, мастер-классами. Кроме руководителя, в составе НУГ может быть не более 3-х преподавателей, не менее 5-ти студентов/аспирантов. Тем самым, в НУГ эффективно сочетаются проектный подход и наставничество. Группа создается на конкурсной основе, проекты поддерживаются на один год с возможностью пролонгации по результатам первого года работы еще на один год.
Наша НУГ «Электродинамика замедляющих систем и метаматериалов» впервые получила грант и была создана в 2013 году. За прошедшие 10 лет общее число студентов и аспирантов, работавших в группе, превысило 40 человек. Лучшие студенты и аспиранты, входившие в первый состав НУГ 2013 года, успешно защитили кандидатские диссертации и сейчас уже сами являются преподавателями МИЭМ и помогают мне в руководстве новым составом. Здесь хочется отметить к.т.н. Закирову Э.А., которая в настоящее время работает доцентом Департамента электронной инженерии, и к.т.н. Шаймарданова Р.В., возглавляющего компанию «General Microwave».
Формирование состава группы идет практически постоянно, это обусловлено в первую очередь тем, что студенты и аспиранты оканчивают университет, им требуется замена. Кастинг для новых участников НУГ достаточно жесткий и не определяется направлением обучения или курсом. У нас работают студенты разных образовательных программ и департаментов МИЭМ. Каждая новая кандидатура обсуждается: рассматриваются успеваемость студента, его личные достижения, способность к нестандартному мышлению и аналитическому подходу в исследованиях, знаниям современных специализированных программ моделирования, умение работать с микроволновым оборудованием и приборами, изготавливать макеты устройств и проводить физический эксперимент, готовить и оформлять материал для новых статей, выступать с докладами на конференциях, в том числе и зарубежных, на английском языке.
За прошедшие 10 лет участники нашей НУГ неоднократно успешно выступали с докладами во Франции, Германии, Италии, Чехии, США, Японии, Южной Корее, Китае.
Мы являемся постоянными участниками Международных научно-технических конференций IEEE, таких как IVEC, EuCAP, Metamaterials, GeMiC, SYNCHROINFO, APEDE и др.
Формат задуман как тесное взаимодействие ученых разных поколений, уровня компетенции — студентов и преподавателей. Само словосочетание «научно-учебная группа» предполагает два процесса — исследование и обучение. Расскажите, пожалуйста, о том, кто сегодня работает в группе. Какими исследованиями они занимаются?
Вы совершенно правы, само словосочетание «научно-учебная группа» предполагает два процесса — исследование и обучение. И в этом плане нашей НУГ очень повезло. Во-первых, все взрослые участники группы имели общие научные интересы и ранее работали на одном, радиотехническом, факультете МИЭМ (РТФ, а на момент присоединения к НИУ ВШЭ — факультет информатики и телекоммуникаций, ФИТ), и практически все являются его выпускниками, закончившими наш вуз с отличием. А во-вторых, в НУГ присутствуют все поколения исследователей, от 20+ до 70+, что обеспечивает преемственность знаний, опыта и компетенций в науке и обучении.
Остановлюсь конкретнее на взрослых участниках, которые на протяжении почти всех 10 лет существования НУГ привлекали студентов к научной и проектной работе, обеспечивали высокую эффективность исследований, получаемых результатов и публикаций в высокорейтинговых журналах и докладах на Международных научных конференциях.
Начну с доцента-исследователя ДЭИ, к.т.н. Натальи Павловны Кравченко, выпускницы физического факультета МГУ, которая обеспечивает научное и методическое руководство проектами НУГ, а также руководит аспирантами. Информационное руководство проектами и сайтом НУГ обеспечивает наш бессменный академический руководитель направления ИТСС к.т.н., доцент ДЭИ Игорь Васильевич Назаров, закончивший в МИЭМ два факультета — РТФ и ФПМ. Конструкторско-технологические задачи в проектах НУГ решаются под руководством к.т.н., доцента ДЭИ Эльмиры Алексеевны Закировой, также окончившей РТФ (ФИТ) МИЭМ и входившей в состав самой первой группы в 2013г. Хочется отметить и наших молодых преподавателей, которые в прошлом году закончили аспирантуру по техническим наукам НИУ ВШЭ и в настоящее время выходят на защиту своих работ в Диссертационном Совете. Это Андрей Андреевич Скуридин, Семен Андреевич Пресняков и Александр Дмитриевич Касаткин. Большинство научных результатов их диссертационных работ получено, в значительной мере, благодаря их активной работе в НУГ.
А совсем молодое поколение, студенты?
Не менее 4-х лет в состав НУГ входят аспиранты Илья Лаврухин и Степан Башкевич, которые занимаются разработкой RFID технологий для различных областей применения, включая создание малогабаритных антенн и сенсоров на гибких подложках. Их работа входила в шестерку лучших пилотных проектов МИЭМ. Из студентов хочу отметить выпускницу магистратуры трека «Интернет вещей (IoT)» Дарью Иконникову, защитившую в этом году свою диссертацию, посвященную созданию интеллектуального комбайна для беспроводного трансфера радиочастотной энергии, с оценкой «отлично» (10 баллов). Над решением этой же комплексной задачи работали и студенты-бакалавры Артём Кацнельсон (ДКИ), Полина Громова (ДКИ) и Дарья Ильянова (ДЭИ). Все они приобрели опыт моделирования микроволновых устройств и проведения экспериментальных исследований, что позволило им стать в этом году лауреатами 2 степени за лучший доклад на Межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е.В. Арменского. А лауреатом диплома 1 степени на этой же конференции стала еще одна участница нашей НУГ, выпускница бакалавриата ИТСС Анастасия Кучина. Ее выпускная работа была посвящена исследованию фазированных свойств рупорной антенны с учетом оценки электромагнитной совместимости, и была успешно защищена на «отлично» (10 баллов). Также хочу отметить, что все названные аспиранты и студенты в этом году участвовали с докладами в двух Международных научно-технических конференциях «On Board 2023» и «SYNCHROINFO 2023» и являются соавторами докладов, индексированных в БД Scopus.
Если студент планирует продолжать после бакалавриата заниматься СВЧ-электроникой , какая магистерская программа наиболее подходит?
Такие студенты могут продолжить обучение на многих магистерских программах, реализуемых в МИЭМ НИУ ВШЭ. К наиболее близким по направлению подготовки следует отнести две из них — «Интернет вещей и киберфизические системы» и «Прикладная электроника и фотоника». Научно-исследовательская работа студентов в рамках НУГ и проектной деятельности при обучении в магистратуре проводится индивидуально. Дальнейшее обучение планируется в аспирантуре по специальности 2.2.14 «Антенны, СВЧ устройства и их технологии».
Как сейчас профессионально складывается карьера у тех ребят, которые прошли через вашу группу и продолжили карьеру в реальном секторе экономики?
Подготовка молодых кадров по нашему направлению востребована не только в науке, но и в реальном секторе, в бизнесе. Выпускники магистратуры, бывшие участники НУГ, работают на предприятиях ВПК, в научно-исследовательских институтах, высших учебных заведениях, экспертных и аналитических центрах, а также в IT-подразделениях государственных организаций и отраслевых компаний.
Когда студенты могут подать заявку на вступление в НУГ и как они могут это сделать?
Дальнейшее развитие нашего научного направления и НУГ определяется общими тенденциями развития МИЭМ и НИУ ВШЭ и связано с расширением прикладных сфер деятельности. Поскольку для успешного функционирования НУГ необходимо выигрывать или подтверждать гранты Научного Фонда каждый год, то прием в НУГ идет до подачи заявки на грант в сентябре-октябре текущего года, то есть сейчас.
Андрей Альбертович, спасибо большое за уделенное время.
И Вам спасибо.