Наталья Иванова о макро- и микромире, фотонике и биобезопасности

Предлагаем интервью с Натальей Ивановой, доцентом, кандидатом физико-математических наук, руководителем Научно-исследовательской лаборатории фотоники и микрофлюидики Тюменского госуниверситета. Она изучает особенности света и жидкости в самых маленьких масштабах, работает над проектами Института X-BIO, Научного центра мирового уровня ТюмГУ и Западно-Сибирского научно-образовательного центра. Наталья Анатольевна уверена: ее главное увлечение — работа.

— Наталья Анатольевна, скажите, Вы помните, о чем были Ваши самые первые исследования? Интересовались ли Вы наукой в детстве?

- Еще в детском саду проводила опыты с какими-то красными жучками: сажала их в банку, ставила соломинку и наблюдала, кто первым вылезет. В начальных классах собирала на речке ракушки и пыталась их окрасить растворами различных веществ. Когда стала постарше, начала увлекаться астрономией. Запоем читала книги — все, что могла найти: для детей, научно-популярные, про исследования, про историю астрономии. В школе мы часто сдавали макулатуру, среди которой, как правило, были старые учебники, потрепанные и побитые жизнью. Из них всегда можно было выбрать что-то для себя. Даже не знаю, откуда появилась такая тяга к астрономии, а потом и к космонавтике: я знала имена всех космонавтов мира, вела дневник наблюдений за звездами и даже пыталась смастерить телескоп.

— Поступать думали на направление, связанное с астрономией?

- Меня интересовали далекие миры, что-то такое фантастическое и я, действительно, хотела поступать туда, где есть астрономия — в Казанский университет. Но время было неспокойным, решила ехать в Тюмень. Я поступила на физический факультет ТюмГУ: в программе четвертого курса была астрофизика.

— А физика сама по себе была Вам интересна?

- В школе я интересовалась физикой и техникой, но настоящее увлечение пришло уже во время учебы в университете.

— На третьем курсе Вам нужно было выбрать специализацию. На чем Вы остановились?

- Я выбрала радиофизику, мне она показалась интересной. Прочитала темы курсовых и дипломных работ: одна из них меня зацепила — что-то про лазеры и конвекцию. Руководил темой Борис Антонович Безуглый, талантливый ученый с широким кругом научных интересов. Когда я подошла к нему с просьбой стать моим научным руководителем, он посмотрел на меня, попыхтел в усы и отказал, сославшись на то, что работа экспериментальная и сложная. Посоветовал выбрать что-то попроще. Я и выбрала — по СВЧ-резонаторам, даже курсовую написала. В следующем семестре Борис Антонович вел у нас спецкурсы. Так получилось, что я начала помогать ему. В 90-х кто мог думать о постоянной работе с англоязычной литературой? Борис Антонович уделял этому особенное внимание. Он привозил из Москвы книги, некоторые в виде отсканированных разрозненных страниц — я помогала ему разбирать их по главам, делать перевод на русский и набирать текст на компьютере. К концу семестра Борис Антонович уже сам предложил мне поработать под его руководством. Вот так и начался мой путь в науку. Часть направлений, над которыми мы работаем сейчас — это развитие тех идей и заделов, но только на совершенно другом уровне.

— Когда была организована лаборатория, которую Вы возглавили?

- Ее история началась в 2014 году. Я тогда получила позицию федерального исследователя, став одним из победителей в конкурсе Министерства образования и науки, который определял ведущих ученых вузов страны. Конкурс предполагал, что федеральные исследователи формируют независимую научную повестку в университете, организуют научную работу и проводят передовые исследования. Вскоре была создана лаборатория фотоники и микрофлюидики для реализации проектов в рамках приоритетных направлений развития науки и технологий. Сейчас одно из таких направлений — биобезопасность. В частности, мы занимаемся повышением эффективности методов защиты сельскохозяйственных культур с применением поверхностно-активных веществ. Исследования ведутся по проекту базовой части госзадания. В рамках направления мы также работаем с Западно-Сибирским научно-образовательным центром. Цель совместного проекта — создание программного пакета, который будет прогнозировать условия для эффективного использования средств защиты растений.

— Ваша лаборатория связана одновременно и с фотоникой, и с микрофлюидикой. Почему было необходимо объединить эти две составляющие?

- Это ключевые направления наших исследований. С одной стороны, мы используем свет или оптический поток как инструмент для управления движением жидкости в микромасштабе — это микрофлюидика. С другой стороны, жидкость применяем как среду для управления и преобразования светового потока — это оптофлюидика или фотофлюидика. Мы изучаем движение жидких сред в пространствах с размерами, сопоставимыми с толщиной волоса. Когда жидкость движется в микронных каналах, на нее влияют эффекты, отличающиеся от классических законов гидравлики. Например, те же двойные электрические слои. Такие размеры нам интересны в контексте поровых пространств. В природе есть нефтяные месторождения, где размер пор чрезвычайно мал. Раньше ими пренебрегали, но неизбежный переход к низкопроницаемым коллекторам, то есть тем месторождениям, где нефть добывать сложнее, сменил вектор интереса. Чтобы успешно добывать нефть из каналов столь малых размеров, необходимо понимать действующие там механизмы.

— Эти исследования ведутся в рамках деятельности Научного центра мирового уровня ТюмГУ?

- Верно. Результаты исследований могут стать основой для разработки более эффективных методов нефтеотдачи и программных комплексов для прогнозирования и моделирования этих процессов. Мы уже создали специальные микрочипы, разработали программное обеспечение и экспериментальный стенд. По сути, сконструировали «микролаборатории», в которых имитируется поровое пространство породы. При изготовлении микрофлюидных чипов можно задать лабораторному образцу определенные свойства реальных нефтеносных каналов. Например, речь может идти о размерах, шероховатости поверхности, наличии узлов, форме поперечного сечения.

— Ваш проект «Природовдохновленные оптические технологии» является частью одного из направлений развития университета в рамках программы «Приоритет 2030». Создание оптических и фотонных систем продиктовано идеей биомиметики?

- В чем-то да. Биомиметика — это подход к решению технических задач с помощью природных механизмов. Вот, например, система зрения, проще говоря — глаз. Он обладает высокой степенью адаптации за счет реализации таких механизмов, как рефлексы. Среди них аккомодация, то есть способность фокусироваться на предметах, зрачковый рефлекс — способность управлять световым потоком и оптокинетический рефлекс — отслеживание движущихся объектов. Все эти функции очень сложно воплотить с помощью стандартных оптических элементов, управляемых электроникой, но гораздо легче сделать это с помощью жидкости.

— Как это происходит?

- Разработанная нами жидкостная линза представляет собой микрокаплю в прозрачной миниатюрной ячейке. Эта капля чувствует свет. Когда на нее попадает много света, она сужается, мало — расширяется. Имитирует поведение зрачка. Когда нужно изменить фокус, меняется кривизна поверхности линзы, ее форма. По такому же принципу происходит аккомодация хрусталика, когда мы фокусируем взгляд на различных объектах. Кроме того, сейчас есть идея создания биомиметических поверхностей — материалов, существующих на основе эффектов самоорганизации наночастиц в коллоидных растворах.

— Успех проектов зависит от команды. Сколько у Вас сотрудников и как вы думаете, какой они Вас видят?

- Лаборатория была создана в начале 2015 года. Тогда же пришел первый аспирант, в 2019 году он защитился. Сейчас у нас десять сотрудников, два из них готовятся к защите кандидатской диссертации. Какой видят? Я не знаю. Вы у них спросите.

Алексей Губкин, младший научный сотрудник Лаборатории фотоники и микрофлюидики:

- Я не так давно работаю в этой лаборатории, но уже ощутил ее специфическую позитивную атмосферу. Меня окружают творческие люди, которые креативно подходят к решению задач. Они свободны в своих научных изысканиях. Для меня это принципиально важно. Наталья Анатольевна понимает каждого из нас. Она организовала комфортную среду для тех людей, которые хотят творчески выразиться в науке.

Мохаммед Али Яхья Али Аль-Музайкер, инженер-исследователь Лаборатории фотоники и микрофлюидики:

- Я получил огромную пользу от обширных знаний Натальи Анатольевны. Я благодарен ей за помощь на всех этапах выполнения диссертации. Не могу представить себе лучшего руководителя и наставника.

Виктор Флягин, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории фотоники и микрофлюидики:

- О таком руководителе можно только мечтать. Есть определенная доля свободы в работе. Наталья Анатольевна не навязывает свою точку зрения в тех областях, в которых считает меня компетентным. С ней всегда можно обсудить текущие дела, и, главное, получить адекватные ответы и комментарии. Вообще трудно назвать человека, к которому я относился бы с большим уважением.

Источник:

Управление стратегических коммуникаций ТюмГУ