Наука коллективного пользования: что исследуют в ЦКП при российских вузах
В России зарегистрировано 658 центров коллективного пользования (ЦКП) и 402 уникальные научные установки. Более трети центров открыты на базе вузов. Многие из них ориентированы на технологичные и естественнонаучные проекты, но сейчас открываются и новые комплексы для социально-гуманитарных исследований. Рассказываем о том, какое оборудование доступно в этих центрах и какие исследования проводят там российские ученые.
Поддержка коллективных центров и уникальных установок
Формирование центров коллективного пользования в стране началось еще в 1990-е, они создавались преимущественно для исследований в области естественных и технических наук. В 2005–2006 гг. около 50 ЦКП стали основой для формирования региональных ячеек будущей национальной сети. В настоящее время насчитывается более 650 центров, кроме того, зарегистрировано свыше 400 уникальных научных установок (УНУ) и 7 установок класса «мегасайенс», самые известные среди которых — Комплекс сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA и Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» Института катализа Сибирского отделения РАН.
В организациях, подведомственных Минобрнауки России, сегодня функционирует 537 ЦКП, из них 244 в высших учебных заведениях и 293 в научных организациях. Уникальных научных установок — 316, в том числе 113 в высших учебных заведениях и 203 в научных организациях.
Министерство реализует комплекс мероприятий по развитию центров коллективного пользования. Так, в прошлом году в порядке конкурсного отбора предоставлялись гранты государственной программы РФ «Научно-технологическое развитие Российской Федерации» для уникальных научных установок на трехлетний период в объеме до 150 млн рублей на проект и для центров коллективного пользования на трехлетний период в объеме до 75 млн рублей на проект. Победителями конкурсного отбора стали 46 проектов, в том числе 38 ЦКП и 8 уникальных установок.
В 2014-2020 гг. развитие ЦКП и УНУ осуществлялось в рамках мероприятий федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Поддержку получили 11 уникальных научных установок на общую сумму около 940 млн рублей и 30 центров коллективного пользования на общую сумму около 3,9 млрд руб.
Арктический ЦКП
В центре коллективного пользования «Арктический инновационный центр Северо-Восточного федерального университета (СВФУ) имени М.К. Аммосова» проводятся разного рода химические, биологические, геолого-минералогические, технические и медицинские исследования, в частности, по таким направлениям, как новые материалы, нанотехнологии, генетические технологии, геотехнологии, экология и окружающая среда, а также технологии по изучения климата.
ЦКП располагает приборной базой для научных исследований и разработок на общую сумму 382 млн рублей (данные на конец 2021 года). Это оборудование для генетического анализа молекул ДНК, амплификаторы ПЦР, современные микроскопы, анализаторы, 3D-сканеры, климатические камеры, термостаты, инженерно-геологические приборы, приборы для физиологических исследований растений, гидромеханические приборы, машины для испытания металлов, резин и прочих материалов.
Благодаря современному оборудованию сотрудники учебно-научно-технологической лаборатории СВФУ «Технологии полимерных нанокомпозитов» сумели приспособить разработанную ранее рецептуру морозостойкой резины под нужды обувной промышленности Арктики. Ученые определили состав эластомерной основы для подошвенных резин, которые могут быть применены в качестве морозо- и агрессивно-стойкого материала для подошв обуви. А также разработали рецептуры и технологию производства резин на основе смесей нитрильного и диенового каучуков, исследовали их основные эксплуатационные свойства.
Также в ЦКП молодые ученые СВФУ разработали уникальный материал, с помощью которого можно пересаживать и выращивать клетки на пораженных участках человеческого тела. Материал создается из полимера молочной кислоты, что делает его биоразлагаемым продуктом. Именно за счет кислоты он растворяется в организме человека.
Центр оказывает услуги по выполнению исследовательских работ не только в рамках научно-технических проектов СВФУ, но и для научных коллективов других организаций. В первую очередь услугами ЦКП пользуются местные коммерческие и промышленные организации, медицинские учреждения, научно-исследовательские институты по изучению природы, а также по проектированию строительства: например, Национальный центр медицины, Республиканская больница №2, Якутский республиканский онкологический диспансер. Из промышленных предприятий это АО «Алмазы Анабара», АО «Сахатранснефтегаз», а также организации в сфере автопрома, спорта и малые предприятия — резиденты Технопарка «Якутия».
Крымский ЦКП
Основным направлением работы центра «Физические методы исследования» при Крымском федеральном университете (КФУ) им. В.И. Вернадского стало изучение поверхностей функциональных материалов различного назначения, а также условий формирования наноразмерных структур для фотоники, плазмоники, магноники и спинтроники.
Кроме того, здесь ведутся исследования нанообъектов на различных этапах формирования. Большая часть работы посвящена элементному анализу веществ, то есть определению их состава. По словам руководителя ЦКП Назара Луговского, работа, которую ведут здесь ученые, способствует развитию технологий информационных, управляющих и навигационных систем.
«Мы занимаемся измерениями оптических характеристик при прокладке и эксплуатации волоконно-оптических линий связи, что необходимо при конструировании особо важных узлов передач интернет-сигнала. Также занимаемся 4-х-координатной контурной обработкой деталей из токопроводящих твердых материалов, изготавливаем модели из дерева, модельного пластика, мягких металлов путем фрезерования, а такие технологии находят свое применение в изготовлении высокоточных деталей различных конструкций», — рассказал руководитель ЦКП.
Нанесение тонких пленок и многослойных структур методом магнетронного распыления, методом термического испарения и методом электронно-лучевого испарения делает возможным создание передовых функциональных управляемых структур. А профильный анализ состава химических элементов металлов, полупроводников и диэлектрических материалов помогает решить широкий спектр задач, от проверки на соответствие строительных материалов до определения чистоты химических составов.
Еще одной важной задачей центра Назар Луговский назвал печать изделий из фотополимерных смол по технологии DLP, печать изделий из пластика по технологии FDM и 3D-сканирование.
«Создание 3D-моделей упрощает модернизацию различных установок и используется в создании таких приспособлений, как «робо-рука», — пояснил ученый.
В центре наиболее активно работают исследователи из КФУ, например, ученые и студенты Академии строительства и архитектуры, Агротехнологической академии и Медицинской академии. Для своих исследований они используют ЯМР-анализатор, электроэрозионный 5-осевой проволочно-вырезной станок, фрезерный станок с ЧПУ, лабораторию 3D-прототипирования, спектрометр ЭПР10-МИНИ, оптико-эмиссионный спектрометр тлеющего разряда, вакуумный комплекс и другое оборудование центра.
Безэховая камера в Санкт-Петербурге
В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») для коллективного пользования открыта Безэховая камера. Научные организации могут проводить здесь экспериментальные исследования в области электромагнитной совместимости и антенных измерений.
Установка в вузе работает больше года, на ней проводятся учебные занятия для студентов факультета радиотехники и телекоммуникаций по дисциплине «Антенны и распространение радиоволн». Студенты выполняют антенные измерения при подготовке бакалаврских и магистерских выпускных квалификационных работ.
Безэховая камера также служит площадкой для выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ подразделений и научных групп СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в области экспериментальных исследований антенн, радиолокационных объектов и электромагнитной совместимости в диапазоне частот от 0,5 до 40 ГГц. Наиболее активно камера используется группами из НИИ «Прогноз», Научно-исследовательского института радиотехники и телекоммуникаций (НИИРТ) и с кафедры теоретических основ радиотехники (ТОР). В настоящее время здесь ведутся разработки антенной техники, в том числе исследования шумовых характеристик антенн.
«Безэховая камера является одним из основных инструментов, используемых при реализации стратегического проекта «Новые технологии информационной связанности объектов и территорий» в рамках программы «Приоритет 2030» для проведения измерений экспериментальных образцов антенных узлов для систем связи, а также исследований по распространению радиоволн», — рассказал руководитель стратегического проекта, доцент кафедры радиотехнических систем Олег Маркелов.
На данный момент безэховая камера СПбГЭТУ «ЛЭТИ» получила статус центра коллективного пользования (ЦКП БЭК). Создана техническая и юридическая база, позволяющая оказывать услуги внешним заказчикам. В университете начата работа с потенциальными заказчиками по заключению договоров.
В этом году оснащение камеры пополнили новые зонды для программно-аппаратного комплекса антенных измерений на основе сканера ближнего поля и ТЕМ-камера, которая была разработана и изготовлена в рамках программы «Приоритет 2030». В проектировании, разработке и изготовлении новых приборов участвовали сотрудники НИИРТ, а также студенты кафедры ТОР. Новое оборудование расширяет возможности экспериментальных исследований: зонды увеличивают частотный диапазон программно-аппаратного комплекса анализа поля ближней зоны, а ТЕМ-камера позволяет проводить экспериментальные исследования и измерение характеристик антенн в низкочастотных диапазонах (менее 500МГц).
«При отсутствии такого оборудования было бы невозможно провести в БЭК работы, посвященные исследованиям шумовых характеристик антенн. Новое оборудование позволяет увеличить скорость исследований и повысить точность получаемых экспериментальных результатов», — пояснил директор ЦКП БЭК, доцент кафедры ТОР Григорий Костиков.
ЦКП для гуманитариев
Центр коллективного пользования научным оборудованием для ученых-гуманитариев создан в Государственном академическом университете гуманитарных наук (ГАУГН). Исследователям открыт доступ к 3D-оборудованию, базам данных и консультационным услугам в области оформления результатов научных трудов. 3D-оборудование позволяет проводить групповые мастер-классы в VR, оценивать технологии 3D-сканирования для применения в реальных проектах, производить съемку в формате 360 градусов.
«Принцип ЦКП — общий доступ к научной инфраструктуре. При этом пользоваться ею могут как учащиеся и сотрудники вузов, так и все желающие: необходимо подать заявку, заключить договор — и современное оборудование будет предоставлено для ваших исследований», — рассказывает и.о. ректора ГАУГН Денис Фомин-Нилов.
Сотрудники центра готовы оказать помощь исследователям социально-гуманитарных наук в подборе достоверных источников информации, правильном оформлении результатов научного труда. В планах на ближайшее будущее — оказание услуг по обработке, структурированию, разметке датасетов для задач машинного обучения.
«Мы можем помочь в проведении съемки в формате 360 градусов для оценки одним кадром психодинамических изменений поведения групп людей, организовать погружение в виртуальную реальность с использованием VR-шлемов для группы до 15 исследователей или фокус-группы тестирования, выполнить разметку датасетов для обучения нейросетей. Отдельно хотелось бы подчеркнуть, что мы оказываем целевую поддержку молодым ученым», — комментирует директор ЦКП ГАУГН Алексей Журавлев.