Микроскопия – очень сколковская история, ведь она тоже про взаимодействие науки и бизнеса. Антони ван Левенгук, которого считают основоположником научной микроскопии, был не исследователем, а торговцем тканями, и микроскоп он изобрел для решения сугубо практической задачи - изучения качества материала. Владимир Шкловер, руководитель компании «Системы для микроскопии и анализа» (СМА), поделился этой исторической реминисценцией на открытии в Технопарке Сколково лаборатории Центра коллективного пользования «Микроанализ»
Запуск лаборатории был приурочен к старту в Технопарке форума «Открытые инновации -2018». Фонд «Сколково» и учрежденный компанией СМА Центр коллективного пользования «Микроанализ» – давние и хорошие партнеры, их сотрудничество началось в 2012 году. Кирилл Каем, старший вице-президент Фонда «Сколково» по инновациям, рассказал: с Владимиром Шкловером он познакомился в 2013 году. «На тот момент это был, пожалуй, один из самых значимых ЦКП, которые физически размешались в Сколково. Когда мы переехали в Технопарк, нам очень хотелось, чтобы этому примеру последовал и центр микроскопии. Это своеобразная жемчужина в короне сколковских ЦКП, - констатировал К. Каем. - Услугами центра могут пользоваться и сколковские стартапы, и специалисты Сколтеха, и сторонние заказчики».
Владимир Шкловер (слева) и Кирилл Каем. Фото: Sk.ru
В будущем году компании СМА исполнится 20 лет. «Мы начинали как сервисная компания, обслуживая микроскопы зарубежных производителей. Но поскольку в нашей команде было много людей из науки, 15 лет назад мы запустили новое направление и создали собственную лабораторию, - рассказал г-н Шкловер. - С просьбой провести исследования к нам стали приходить коллеги из Академии наук, из промышленности. И сегодня наша компания оказывает аналитические услуги полного цикла. К нам обращаются стартапы «Сколково», мы работаем с вузами». Так, работы в ЦКП «Микроанализ» заказывали практически все исследовательские центры Сколтеха».
«ЦКП «Микроанализ» был одним из первых, кто не только смог предложить «Сколково» свои услуги, но и развернуть на площадях Фонда полноценную и оснащенную инструментально лабораторию с квалифицированным персоналом, - рассказал Владимир Шкловер в беседе с Sk.ru. - Одна из задач нашего ЦКП - обеспечить стартапы и заказчиков не из Фонда аналитическими услугами на всех этапах их деятельности, от апробации идеи до запуска технологии, производства и анализа продуктов либо причин отказа». Вот неполный перечень лабораторного оборудования, установленного в ЦКП: микроскопы (электронные, рентгеновские, оптические), анализаторы поверхности, частиц и минералов, системы для микроанализа и пробоподготовки; аксессуары и расходные материалы для электронной и оптической микроскопии. Само по себе оборудование не уникально – подобные приборы есть и в других научных организациях. «Но там оборудование предназначено для решения конкретных задач, стоящих перед этими организациями. Мы же с самого начала походили к лаборатории как научному сервису, открытому для всех. Эта модель в мире довольно хорошо известна, но вот в России компаний, подобных «Системам для микроскопии и анализа», очень мало. В нашей области я их не знаю, в смежных, таковые, наверное, есть», - уверяет собеседник Sk.ru.
Сфера компетенций ЦКП простирается от научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ до анализа отказов (причин брака). Основные направления деятельности лаборатории связаны с микроскопией и анализом полученных данных. Диапазон направлений, в которых оказывают услуги специалисты компании «Системы для микроскопиии и анализа», простирается от микроэлектроники и материаловедения до науки о живом и природных ресурсов. «Мы были пионерами в России в области мультимасштабной объемной микроскопии. Лаборатория работает в первую очередь с картинкой и ее характеризацией. Мы стремимся отойти от плоских срезов, задача в том, чтобы получить трехмерную информацию об объекте на макро-, микро- и наноуровне, - поясняет Владимир Шкловер. - Это может быть классическое материаловедение, когда надо получить данные о морфологии, структуре, химическом и элементном составе различных материалов и веществ, как неорганических, так и органических. Мы оказываем сервисы в области исследования изделий микроэлектроники – такая необходимость периодически возникает у команд из различных кластеров «Сколково». В лаборатории активно развивается такое направление, как трехмерная реконструкция биологических тканей».
Одно из недавних исследований, проведенных ЦКП «Микроанализ» совместно с НИИ психического здоровья, было связано как раз с реконструкцией фрагмента мозга в 3D. «Эту тему можно развивать и дальше, - убежден В. Шкловер. - Мы только что привезли и монтируем микроскоп, который позволяет делать реконструкцию тканей высочайшей производительности в автоматическом режиме».
В высоком качестве изысканий сколковского ЦКП некоторое время назад убедились историки. Им с помощью новейших методик и современного оборудования удалось получить ценную информацию о загадочном денисовском человеке (эта популяция жила десятки тысяч лет назад) и проследить историю единственной в своем роде сабли времен монгольского нашествия на Русь. Клинок, который, как считается, принадлежал богатому монгольскому воину, был найден на раскопках в самом центре Ярославля в 2006 году. Прежде таких сабель, выкованных в Средней Азии из уникальной тигельной стали, археологи на территории России не находили. Компания «Системы для микроскопии и анализа» помогла археологам в рентгеновской микротомографии сабли и исследованиях с помощью растрового электронного микроскопа. Была исследована внутренняя структура образца, построена его 3D-модель.
Еще одно актуальное направление деятельности ЦКП, которое получит развитие в лаборатории в Технопарке, это проект «Цифровой керн». При его реализации компания тесно сотрудничает, в частности, со Сколтехом.
Цифровое моделирование керна позволяет исследовать свойства различных типов пород, моделировать течение жидкости в образце, изучать электрические и механические характеристики породы, получать данные о минеральном составе керна и пористости в микронном и субмикронном масштабе. «Мы находимся в постоянном поиске новых возможностей для применения методов 3D-микроскопии и решили использовать накопленный опыт, знания и технологии для решения задач, стоящих перед нефтегазовыми компаниями. Результатом стал аппаратно-методический комплекс по исследованию образцов пород с использованием технологии «Цифровой керн», - пояснил Владимир Шкловер.
Моделирование керна – востребованное направление для решения многих задач при разведке и добыче трудноизвлекаемых запасов нефти, применимое, в том числе, при работе со сланцевой нефтью и баженовской свитой. Их специфика состоит в том, что поры и трещины, в которых потенциально могут находиться полезные ископаемые, имеют очень малые размеры, существенно меньше микрона, а их внутренняя структура чрезвычайно сложна. При этом по запасам низкопроницаемой (поры, в которых находятся углеводороды, чрезвычайно малы: от 10 до 100 нанометров) баженовской свиты Россия прочно занимает первое место.
«В лаборатории мы можем подготовить образец, визуализировать, охарактеризовать его (мы сделали первые эксперименты по трехмерной минералогии, описанию минерального состава, не на срезах или шлифах, а в объеме исследуемого образца) и описать его. В итоге заказчик получает огромный массив цифровых данных и возможность в дальнейшем работать не с физическим образцом, который может разрушиться или оказаться поврежденным, а с цифровой информацией», - говорит г-н Шкловер.
Диапазон направлений, в которых оказывают услуги специалисты компании «Системы для микроскопиии и анализа», простирается от микроэлектроники и материаловедения до науки о живом и природных ресурсов. Фото: Sk.ru
Цифровое моделирование керна позволяет не только спрогнозировать количество углеводородов, которое может быть извлечено из месторождения, но и спланировать методы его разработки. Построив максимально реалистичную трехмерную модель с помощью методов мультимасштабной объемной микроскопии, можно получить точные и интерактивные данные об интересующем пласте месторождения в целом.
Представители СМА уверяют: технология «Цифровой керн» во многих случаях оказывается точнее традиционных методов исследований (изучение шлифов и получение физических свойств породы в лабораторных условиях), иногда она становится единственным способом оценки внутреннего строения и свойств породы. Например, в случае с образцами баженовской свиты применение этого метода является единственно возможным методом оценки нанопористости, что позволяет уточнить количество нефти в данном типе пород. Существуют также «проблемные» типы коллекторов, для исследования которых оптимально подходит цифровое моделирование керна. К такому типу пород относятся породы с хрупкой структурой, в случае с которыми невозможно проведение лабораторных исследований и хранение образцов. «Цифровой керн» позволяет проводить исследования на обломках образцов, шламе и прочих нестандартных образцах. Это существенно облегчает задачу оценки свойств пород-коллекторов там, где количество и качество образцов ограничено (горизонтальное бурение, образцы из боковых грунтоносов и так далее). В частности, эта проблема остро стоит на арктических шельфовых месторождениях.