Продолжение интервью с Александром Фертманом, директором по науке Кластера ядерных технологий. Александр рассказал о самых перспективных технологиях, которые в ближайшее время могут оказать существенное влияние на развитие отрасли
1-я часть интервью, в которой Александр рассказывает о "дорожной карте" Кластера ядертех
А. Фертман: «Я бы начал с технологии работы с жидким оловом в источниках экстремального ультрафиолетового излучения для литографии. Литография – планарная технология, заключающаяся в формировании в активночувствительном слое, нанесенном на поверхность подложек, рельефного рисунка и последующего переноса этого рисунка на подложки. Применяется при изготовлении полупроводниковых приборов, интегральных микросхем, а также некоторых сверхпроводниковых наноструктур. Развитие методов проекционной литографии, повышение производительности и разрешающей способности печатающих устройств являются ключевыми направлениями наноиндустрии.
Продолжая развивать основное направление современной проекционной литографии с использованием лазерного излучения на длине волны 193 нм, пионеры индустрии (ASML, Intel, Canon и ряд других) уделяют огромное внимание развитию следующего поколения проекционной литографии с использованием излучения с длиной волны 13,5 нм (Extreme Ultra Violet литография, EUV). Переход в область EUV позволит перейти к разрешениям 22 и менее нанометров, с перспективой достижения разрешения в 16 нм в будущем. Компании-производители литографических машин уже взяли на себя целый ряд обязательств по выпуску установок нового типа.
Ключевая технологическая проблема, которую производителям литографических машин необходимо при этом преодолеть, это источник излучения. Дело в том, что для столь малых размеров необходимо «уйти», сместиться в другую часть спектра (глубокий или экстремальный ультрафиолет) и одной из возможностей является использование излучения атомов олова. Однако при этом необходимо в качестве электродов в разряде применять струи жидкого олова, формирование которых является нетривиальной задачей. Команда компании «ЭУФ-Лабс» во главе с Константином Кошелевым, давно сотрудничает с ASML и активно ведет разработку нового источника излучения. Однако в рамках Сколковского проекта изменился формат работы вместо исследовательских контрактов в результате выполнения которых вся интеллектуальная собственность переходила к заказчику, в данном случае ЭУФ-Лабс получил техническое задание и «мягкие обязательства» по приобретению технологии в случае успеха проекта. А финансирование работ обеспечивают Троицкий наноцентр и Фонд «Сколково». Создание насоса для прокачки жидкого металла было важной инженерной задачей для обеспечения бесперебойной работы источника. Но когда голландцы увидели этот насос в действии, тут же выяснилось, что он является отдельным перспективным продуктом. Интересно, что эта исследовательская команда добилась столь востребованного для ASML результата в основном благодаря своей профессиональной квалификации, а также определенной производственной культуре, которую российская компания внедрила у себя.
Фемтосекундные (продолжительность импульса равна 10 в минус 15-й степени секунды) лазеры уже достаточно активно используются в мире, в том числе и в России. При обработке материалов, в том числе и биотканей, использование сверхкоротких лазерных импульсов, по сравнению с другими типами лазеров, обеспечивает отсутствие теплового воздействия на материал, при этом достигается прецизионно малый «вынос» материала за один лазерный импульс. Такие лазеры находят себе применение, прежде всего в медицине, в частности в офтальмологии, например, один из наших участников компания «Лазер-Спарк» разрабатывает фемтосекундный лазер, чтобы на регулярной основе использовать его для «подрезки» мышцы глаза при офтальмологических операциях.
Развитие коротко-импульсных лазеров происходит сейчас в таком направлении, что они будут постепенно вытеснять длинно-импульсные лазеры с различных рынков и станут широко востребованы, в частности в машиностроении для разного типа обработки материалов. Для промышленного применения необходимо достичь высокого значения средней мощности. Дело в том, что в импульсе (который по определению короткий) содержится огромная пиковая мощность. Но для промышленного применения нужно постоянно поддерживать высокую среднюю мощность. Это позволит использовать прибор, как говорится, в реальном масштабе.
В этом году ядерный кластер получил поддержку от Консультативного научного совета «Сколково», который рекомендовал Фонду поддержать центр прикладных исследований по лазерно-плазменному ускорению. В рамках этого центра фемтосекундные лазеры высокой и средней мощности будут важнейшим элементом новых диагностических систем. Речь идет о создании и использовании компактных мощных рентгеновских источников для медицины, фармацевтики и промышленности.
Сегодня стоимость источников высокой мощности синхротронного излучения (испускаемого заряженными частицами, которые движутся по круговой орбите в электромагнитном поле со скоростями близкими к скорости света) может составлять более миллиарда долларов. Компании, например, фармацевтические, вынуждены подолгу ждать доступа к ним и практически не могут использовать их в повседневных исследованиях. Все эти источники являются государственными, и по правилам они не могут эксплуатироваться в интересах коммерческих структур более чем на 10 процентов. Поэтому одним из перспективных направлений является создание более экономичных и компактных источников рентгеновского излучения. Помимо медицинского применения, в частности для диагностики, они могут в будущем пригодиться и в атомной энергетике, в системах трансмутации радиоактивных отходов».
Вы отметили это направление как одну из технологий, которая будет двигать отрасль. Неужели он до сих пор отсутствует?
А Фертман: «Сейчас его нет, и мы сталкиваемся с этой проблемой постоянно. Отсутствует цепочка создания материала: от разработчика материала до пользователя и технолога. Все они разговаривают на разных языках. Технолог, например, давно стал мастером, работающим просто со справочником, перестав быть собственно разработчиком технологий. А на самом деле он должен быть специалистом, который ищет оптимальный материал и методику обработки для решения конкретных задач.
Ведь необходимо учитывать огромное количество факторов, помимо только прочности или пластичности, важную роль играют и другие физические и химические свойства материала. Материал сам по себе становится инженерной конструкцией, что требует новых подходов как к разработке, так и к коммуникации между участниками цепочки производства конечных продуктов. Надо учитывать огромное количество характеристик и условия эксплуатации, создавая материал для конкретного применения. Если бы удалось наладить работу в новом ключе, то время разработки материалов сократилось бы с 10 – 15 лет до 3 – 5. Если получится свести научный язык с языком пользователей и инженеров, наладив регулярное общение всех заинтересованных сторон, то ситуация, надеюсь, изменится. Классический пример – создание фюзеляжа для новых «Боингов» (Dream Liner) из композитных материалов, которые изначально разрабатывались именно для этого изделия.
Некапсулированные изотопы с низкой энергией кванта.
«Пока у нас в портфеле резидентов нет такого проекта, но мы считаем эти идеи и технологии, над которыми сейчас работают в разных точках мира, перспективными и мы, безусловно, приветствовали бы такого типа проекты в нашем кластере».
Во-первых, что такое «гантри». Для того чтобы меньше облучать здоровые клетки при терапии онкологических и неонкологических заболеваний, важно обеспечить возможность облучения «объекта» с различных направлений. В эффективной, но и более дорогой протонной (по сравнению с конвенциональной гамма терапией), и особенно ионной терапии остро стоит вопрос о том, как сделать так, чтобы при облучении двигать не пациента, а пучок вокруг него. Врачи категорически против того, чтобы пациент перемещался. Гантри – это по сути набор, система магнитов, закрепленная в раме, с помощью которого и «вращают» пучок. Именно гантри двигается вокруг пациента.
(фото - Helmholtz Institute)
Современные гантри, которые можно увидеть на протонном медицинском ускорителе, могут весить до 150 тонн. А единственный гантри, сделанный для углеродной терапии, а это самая передовая методика, которая позволяет даже радио-резистентную опухоль лечить, весит около 600 тонн.
Таким образом, стоит задача значительно уменьшить массу гантри, хотя бы в 10 раз. Для этого и была разработана довольно интересная технология с использованием очень коротких импульсов протонов или ионов, которая уже развивается в России, но пока ее нет в Сколково».
Среди «розничных» проектов, Александр Фертман выделил, дозиметр-радиометр компании «До-Ра», встроенный в смартфон, так как он открывает определенное направление, демонстрируя возможность зарабатывать на развитии ядерных технологий даже на массовом рынке.
«Основатель «До-Ра» Владимир Елин грамотно почувствовал рынок, - говорит А. Фертман, - доступных дозиметров не хватает, а востребованность огромная. «До-Ра» с этой точки зрения весьма хорошо продуманный проект. А его «Яблочупс» это следующий форм-фактор продукта и данное решение Владимир очень быстро продаст. Он просто сделал следующий ход (после приложения к смартфону). В этом изделии присутствуют определенные технологические новшества, и В. Елин двигается в правильном направлении. Его «яблоко» стало хорошей находкой».
«Обе технологии являются сколковскими проектами. Нанотитан от компании «Медицинские металлы» - отличное решение для изготовления имплантов. Сделанный методом пластической деформацией, РКУ (Равноканальным угловым) прессованием, он дает правильную структуру металла. При этом сам титан, как известно, био-нейтрален. Один из самых крупных мировых производителей изделий из этих материалов, корпорация Carpenter уже заявила о своем намерении приобрести у основателя компании Руслана Валиева эту технологию, а мы помогаем нашему резиденту правильно выстроить отношения, чтобы не прогадать в этой сделке».
Холодные катоды еще одно направление, которое отметил директор по науке Кластера ядерных технологий.
«Преимущество этой технологии в том, что у таких катодов не нужно «вырывать» электроны повышая температуру, ионизация осуществляется сильным электрическим полем. Холодные катоды Александра Рахимова уже неплохо известны на рынке. В частности, Siemens признала их самыми долговечными в своем классе, выразив заинтересованность в приобретении данной технологии, и обращается к нам с предложением о со-инвестициях. Мы в свою очередь предлагаем Siemens по аналогии с проектом ЭУФ-лабс – ASML, сформулировать техническое задание и в дальнейшем встроить российскую компанию в свою глобальную технологическую цепочку. Даже если проектов с таким типом взаимодействия с мировыми лидерами индустрии будет запущено всего 10, то это уже успех».