СКИФ открывает возможности

Уникальный синхротрон поможет в создании лекарств, сверхпрочных поверхностей и новых катализаторов

Сибирский источник фотонов, который возводят благодаря нацпроекту «Наука и университеты», будет полезен не только для фундаментальных исследований, но и для решения чисто практических задач. Возможности СКИФа для реального сектора экономики обсудили на круг­лом столе в рамках Международного технологического форума «Технопром», прошедшего при поддержке правительства Новосибирской области.

«Советская Сибирь» не раз рассказывала своим читателям об объекте класса «мегасайенс», который возводят неподалеку от наукограда Кольцово. Строители справляются с заданными темпами, параллельно ученые нашего и других российских регионов разрабатывают и производят необходимую научную аппаратуру.

Стоит отметить, что ранее часть оборудования для СКИФа собирались купить за рубежом, но из-за санкций это стало невозможным. Наши исследователи предложили ряд решений по импортозамещению. Например, ученые Института физики полупроводников СО РАН создали спин-детектор для фотоэмиссии с угловым разрешением. На новом синхротроне он будет использоваться вместо импортного, который сейчас не поставляют. Есть и другие примеры, их немало.

Адская жара и ударные нагрузки

Если все пойдет по графику — а к этому есть все предпосылки, — то пуск сибирского синхротрона состоится в конце будущего года. По словам заместителя директора ЦКП «СКИФ» доктора физико-математических наук Яна Зубавичуса, в первую очередь это будет инструмент для проведения междисциплинарных научных исследований. Но при этом ученые сегодня стремятся взаимодействовать с производственными предприятиями, чтобы приносить реальную пользу экономике страны.

Чем же может быть полезен СКИФ в прикладном смысле? На самом деле, областей применения множество. Например, создание новых материалов. По словам младшего научного сотрудника лаборатории плазменной эмиссионной электроники Института сильноточной электроники СО РАН Владимира Денисова, очень важная задача — упрочнение поверхностей различных изделий, например штампов или металлорежущего инструмента. Увеличение износостойкости поверхности во много раз продлевает срок службы всего изделия. А добиться этого можно путем нанесения на поверхность специальных покрытий.

— С помощью синхротронных методов может быть создан инструмент, позволяющий в режиме реального времени исследовать процессы синтеза покрытий и материалов или изучать процессы разрушения при воздействии различных факторов, — рассказал Владимир Денисов. — В нашем центре есть лаборатория методов синхротронных исследований и лаборатория компонентов и систем для синхротронных исследований, которая создает специализированное оборудование станций источников синхротронного излучения.

Сверхпрочные покрытия сегодня применяются во многих областях, например в авиационных двигателях. Такое покрытие должно выдерживать огромные температуры. Ученые научились получать оксид алюминия, стабилизированный иттрием, с различными типами кристаллической решетки и теперь занимаются изу­чением его свойств. По словам президента Академии наук Республики Башкортостан Камиля Рамазанова, синхротронное излучение дает возможность исследовать покрытие во время его эксплуатации, узнать, как оно ведет себя во время экстремального нагрева и охлаждения.

Победить вирус и рак

Еще одно направление — создание новых медицинских препаратов для лечения различных заболеваний, в том числе таких опасных, как рак или коронавирус. Как рассказала заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ «Красноярский научный центр» доктор биологических наук Анна Кичкайло, лекарства можно создавать разными способами, например по старинке, в пробирке. Но этот путь долгий и трудный — химических веществ миллионы.

— Новые препараты можно создавать с помощью компьютерного моделирования, — сообщила Анна Кичкайло. — При этом структуры нужных молекул можно определить только рентгеноструктурным анализом, который возможно провести с хорошим разрешением исключительно на синхротроне. Таким способом мы можем получить структуры различных белков. Другой метод — малоуглового рентгеновского рассеяния — позволяет в биологической жидкости оценить взаимодействие молекул.

Синхротронное излучение в своих исследованиях планируют использовать также ученые новосибирского центра вирусологии и биотехнологии «Вектор». По словам старшего научного сотрудника отдела молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов центра «Вектор» Анастасии Гладышевой, синхротронные методы исследования помогают, к примеру, изучать структуру белков новых вирусов, чтобы затем разработать вакцину или лекарства.

— При Центре коллективного пользования «СКИФ» будет биологически защищенное здание, аналогов которого у нас пока нет, — рассказала Анастасия Гладышева. — Там мы сможем проводить рентгеноскопию лабораторных животных, а также исследование вирусных белков. Сейчас, кстати, мы совместно с учеными Института ядерной физики СО РАН занимаемся изучением оспенного белка на базе их синхротрона. Синхротронные исследования на СКИФе являются жизненно необходимыми.

Катализатор можно смоделировать

Для химической индустрии синхротронные исследования не менее важны. Взять, например, катализаторы — вещества, ускоряющие, замедляющие или изменяющие течение химической реакции. Как известно, они бывают не только химические, но и биологические — ферменты.

— При помощи С­КИФа мы сможем исследовать 3D-структуру белков-ферментов, что, в свою очередь, позволит создать программы моделирования биологических катализаторов, — подчеркнул директор Института цитологии и генетики СО РАН академик Алексей Кочетов. — В первую очередь перед нами стоит задача технологического суверенитета, базовые отрасли существования социума. В ближней перспективе мы будем заниматься разработкой генетических технологий под заказ индустриальных партнеров, в дальнейшем — совместно с ЦКП «СКИФ» создавать опережающие технологии на основе анализа 3D-структур ферментов.

КОММЕНТАРИЙ
Ирина Мануйлова, заместитель губернатора Новосибирской области:
— Импортозамещающие технологии очень важны для СКИФа. Строящийся в Сибири источник синхротронного излучения является точкой притяжения, территорией, где будут концентрироваться передовые исследования и разработки мирового уровня. Возможности, которые открывает СКИФ, важны не только для развития региона, но и для решения задач общего технологического развития России. Безусловно, мы понимаем, что такой проект нельзя реализовать без взаимодействия с другими регионами, с другими научно-образовательными центрами. Если сегодня нам удастся перейти на новый режим работы в плане принятия решений, если мы научимся работать на опережение, тогда мы увидим прорывные результаты. А это станет возможным, когда новое поколение будет воспитано в новой образовательной среде.