Алферов ученый за что получил нобелевскую премию. Алферов Жорес: биография, личная жизнь, фото. Новые дни и новые технологии

Об утечке мозгов, зле капитализма и положении дел в нашей науке «АиФ» поговорил с академиком Жоресом Алфёровым , единственным ныне здравствующим - из проживающих на родине - российским лауреатом Нобелевской премии по физике.

Поклоняться не успеху, а знаниям

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: Жорес Иванович, начну с неожиданного вопроса. Говорят, в этом году украинский сайт «Миротворец» включил вас в список неугодных для въезда на территорию Украины людей? А ведь у вас там брат похоронен.

Жорес Алфёров: Я не слышал об этом, надо будет выяснить. Но это странно… У меня есть фонд, из которого выплачиваются стипендии украинским школьникам села Комаривка Черкасской области. Недалеко, в братской могиле у деревни Хильки, действительно похоронен мой старший брат, который ушёл добровольцем на фронт и погиб во время Корсунь-Шевченковской операции.

Для всей планеты сейчас наступило чёрное время - время фашизма в самых разных формах.

​Жорес Алфёров

На Украине я раньше бывал каждый год, являюсь почётным гражданином Хильков и Комаривки. Последний раз приезжал туда в 2013 г. вместе с иностранными учёными. Нас очень тепло приняли. И мой американский коллега, нобелевский лауреат Роджер Корнберг , пообщавшись с местными жителями, воскликнул:

«Жорес, как вас можно было делить? Вы ведь один народ!».

То, что творится на Украине, ужасно. И на самом деле грозит гибелью всему человечеству. Для всей планеты сейчас наступило чёрное время - время фашизма в самых разных формах. На мой взгляд, это происходит потому, что уже нет такого могучего сдерживающего фактора, каким был Советский Союз.

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - Сдерживающего кого?

Жорес Алфёров: - Мировой капитализм. Знаете, я часто вспоминаю беседу с отцом моего старого друга профессора Ника Холоньяка , состоявшуюся в 1971 г., когда я приехал к ним в заброшенный шахтёрский городок возле Сент-Луиса. Он мне сказал:

«В начале ХХ в. мы жили и работали в ужасных условиях. Но после того, как русские рабочие устроили революцию, наши буржуи испугались и изменили свою социальную политику. Так что американские рабочие живут хорошо благодаря Октябрьской революции!».

Из того факта, что Советский Союз рухнул, вовсе не следует, что рыночная экономика эффективнее плановой.

​Жорес Алфёров

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - Нет ли здесь злой ухмылки истории? Ведь для нас самих этот грандиозный социальный эксперимент оказался неудачным.

Жорес Алфёров: - Одну секундочку. Да, он неудачно завершился из-за предательства нашей партийной верхушки, но сам-то эксперимент был успешным! Мы создали первое в истории государство социальной справедливости, у нас на практике был реализован этот принцип. В условиях враждебного капиталистического окружения, которое делало всё возможное, чтобы уничтожить нашу страну, когда мы были вынуждены тратиться на вооружения, на разработку той же атомной бомбы, мы вышли на второе место в мире по производству продуктов питания на душу населения!

Знаете, великий физик Альберт Эйнштейн в 1949 г. опубликовал статью «Почему социализм?» В ней он писал, что при капитализме «производство осуществляется в целях прибыли, а не потребления». Частная собственность на средства производства приводит к появлению олигархии, а результаты чужого труда отнимаются по закону, что оборачивается беззаконием. Вывод Эйнштейна: экономика должна быть плановой, а орудия и средства производства - общественными. Самым большим злом капитализма он считал «изувечивание личности», когда в системе образования учащихся вынуждают поклоняться успеху, а не знаниям. Не то же самое происходит и у нас сейчас?

Поймите, из того факта, что Советский Союз рухнул, вовсе не следует, что рыночная экономика эффективнее плановой. Но я вам лучше скажу о том, что знаю хорошо, - о науке. Посмотрите, где она у нас была раньше и где сейчас! Когда мы только начинали делать транзисторы, первый секретарь Ленинградского обкома партии лично приезжал к нам в лабораторию, сидел у нас, спрашивал: что нужно, чего не хватает? Я свои работы по полупроводниковым гетероструктурам, за которые мне потом дали Нобелевскую премию, сделал раньше американцев. Я обогнал их! Я приезжал в Штаты и читал им лекции, а не наоборот. И производство этих электронных компонентов мы начали раньше. Если бы не 90-е годы, айфоны и айпады сейчас выпускали бы у нас, а не в США.

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - А можем мы ещё начать делать подобные устройства? Или уже поздно, поезд ушёл?

Жорес Алфёров: - Только если мы создадим новые принципы их работы и сможем потом их развить. Американец Джек Килби , получивший Нобелевскую премию в том же году, что и я, заложил принципы кремниевых чипов в конце 1950-х. И они до сих пор остаются теми же. Да, сами методы развились, стали наномасштабными. Число транзисторов на чипе возросло на порядки, и мы уже подошли к их предельному значению. Возникает вопрос: что дальше? Очевидно, что надо идти в третье измерение, создавать объёмные чипы. Тот, кто освоит эту технологию, совершит рывок вперёд и сможет делать электронику будущего.

Сейчас работ уровня Нобелевской премии в области физики у нас просто нет.

​Жорес Алфёров

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - Среди нобелевских лауреатов этого года вновь не оказалось россиян. Стоит ли нам посыпать голову пеплом из-за этого? Или пора перестать обращать внимание на решения Нобелевского комитета?

Жорес Алфёров: - Нобелевский комитет нас никогда намеренно не обижал и не обходил стороной. Когда была возможность дать премию нашим физикам, им давали. Среди нобелевских лауреатов так много американцев просто потому, что наука в этой стране щедро финансируется и находится в сфере государственных интересов.

А что у нас? Последняя наша Нобелевская премия по физике была дана за работы, которые делались на Западе. Это исследования графена, проведённые Геймом и Новосёловым в Манчестере. А последняя премия, присуждённая за работы именно в нашей стране, дана Гинзбургу и Абрикосову в 2003 г., но сами эти работы (по сверхпроводимости) датируются 1950-ми годами. Мне дали премию за результаты, полученные в конце 1960-х.

Сейчас работ уровня Нобелевской премии в области физики у нас просто нет. А причина всё та же - невостребованность науки. Будет она востребована - появятся научные школы, а следом - и нобелевские лауреаты. Скажем, много нобелевских лауреатов вышло из фирмы «Белл телефон». Она вкладывала огромные средства в фундаментальные исследования, потому что видела в них перспективы. Отсюда и премии.

Самая главная проблема российской науки, о чём я не устаю говорить - это невостребованность её результатов ни экономикой, ни обществом.

​Жорес Алфёров

Где нанотехнологии?

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - В этом году вокруг выборов президента РАН творилось что-то непонятное. Кандидаты брали самоотвод, выборы переносились с марта на сентябрь. Что это было? Говорят, Кремль навязывал Академии своего кандидата, но он не проходил по уставу, поскольку не являлся академиком?

Жорес Алфёров: - Мне трудно объяснить, почему кандидаты стали отказываться. Наверное, что-то такое действительно было. Видимо, им сказали, что надо отказаться.

Как проходили выборы в советское время? В Академию приезжал товарищ Суслов и говорил: «Мстислав Всеволодович Келдыш написал заявление с просьбой освободить его от обязанностей президента по состоянию здоровья. Вам выбирать, кто займёт эту должность. Но нам кажется, что хорошая кандидатура - Анатолий Петрович Александров . Мы не можем настаивать, мы просто высказываем своё мнение». И мы выбрали Анатолия Петровича, он был замечательным президентом.

Я считаю, что власти следует либо брать решение этого вопроса на себя (и делать так, как было при советской власти), либо отдать его на рассмотрение Академии. А играть в такие игры - худший вариант.

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - Ждёте после избрания нового президента перемен к лучшему?

Жорес Алфёров: - Хотелось бы, но это будет непросто. Мы выбрали вполне разумного президента. Сергеев - хороший физик. Правда, у него небольшой организационный опыт. Но хуже другое - он находится в очень тяжёлых условиях. В результате реформ по Академии уже нанесён ряд ударов.

Самая главная проблема российской науки, о чём я не устаю говорить, - это невостребованность её результатов для экономики и общества. Нужно, чтобы руководство страны наконец обратило внимание на эту проблему.

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - А как этого добиться? Вот вы в хороших отношениях с президентом Путиным. Он советуется с вами? Может, звонит домой? Бывает такое?

Жорес Алфёров: - Не бывает. (Долго молчит.) Сложный вопрос. Руководство страны должно, с одной стороны, понимать необходимость широкого развития науки и научных исследований. Ведь у нас наука часто совершала рывок прежде всего из-за её военных применений. Когда делали бомбу, нужно было создавать ракеты и электронику. А электроника затем нашла применение в гражданской сфере. Программа индустриализации тоже была широкой.

С другой стороны, власти надо поддерживать в первую очередь те научные направления, которые потянут за собой массу других вещей. Надо определить такие направления и вкладывать в них средства. Это высокотехнологичные отрасли - электроника, нанотехнологии, биотехнологии. Вложения в них будут беспроигрышными. Не будем забывать, что мы сильны программным обеспечением. И кадры ещё остались, не все уехали за границу.

Нужно создавать новую экономику, делать её высокотехнологичной.

​Жорес Алфёров

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - Надо ли возвращать учёных, добившихся успеха на Западе, о чём недавно говорил тот же Путин?

Жорес Алфёров: - Считаю, что не надо. Ради чего? Что, мы сами не можем вырастить талантливую молодёжь?

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - Ну как, приезжий получает «мегагрант» правительства, на эти деньги он открывает лабораторию, привлекает молодых специалистов, обучает их…

Жорес Алфёров: - …а потом линяет обратно! Я сам с таким столкнулся. Один обладатель «мегагранта» поработал у меня и слинял. Они ведь всё равно в России не останутся. Если учёный добился успеха где-то в другой стране, он, скорее всего, обзавёлся там семьёй, множеством связей. А если он там ничего не добился, то, спрашивается, зачем он нам тут нужен?

«Мегагранты» правительства нацелены на привлечение в науку людей среднего поколения. Их у нас сейчас действительно очень мало. Но я думаю, мы способны обучить их сами. Несколько моих ребят, окончив аспирантуру и магистратуру, возглавили такие лаборатории. И через пару лет стали этим самым средним поколением исследователей. И никуда уезжать не собираются! Потому что они другие, они тут выросли.

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - Пытаясь оценить достижения современной российской науки, люди часто спрашивают:

«Вот есть „Роснано“. А где пресловутые нанотехнологии?»

Жорес Алфёров: - Когда у нас будет настоящая электронная корпорация, тогда будут и нанотехнологии. Что в них понимает этот буржуй Чубайс , что он умеет? Только приватизировать и извлекать прибыль.

Я вам такой пример приведу. Первые светодиоды в мире появились у нас, в моей лаборатории. И компанию, которая была создана для возрождения производства светодиодов в России, именно Чубайс приватизировал и продал. И это вместо того, чтобы налаживать производство.

Что касается корпораций, им следует совместно с учёными определять нужные направления исследований. И закладывать средства на эти исследования в бюджет.

​Жорес Алфёров

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: - Новый президент РАН предлагает взимать деньги на науку с сырьевых корпораций. Что думаете об этом?

Жорес Алфёров: - Просто приказывать сверху корпорациям выделять деньги на науку - не лучший путь. Главное - нужно создавать новую экономику, делать её высокотехнологичной. Путин назвал задачей бизнеса создание 25 млн рабочих мест в высокотехнологичном секторе к 2020 г., а я от себя добавлю: это также задачи науки и образования. Необходимо увеличивать бюджетные ассигнования на них.

Что касается корпораций, им следует совместно с учёными определять нужные направления исследований. И закладывать средства на эти исследования в бюджет. В СССР вместо госкорпораций были промышленные министерства. Будучи заинтересованными в наших результатах, они выделяли учёным деньги, когда видели, что из научных исследований может выйти что-то многообещающее для них. Заключали хоздоговора на большие суммы, давали нам своё оборудование. Так что механизм отработан.

Нужно сделать результаты научного труда востребованными. Хотя это и долгий путь.

Жореса Алферова часто называют последним великим советским ученым. В 2000 году он получил Нобелевскую премию по физике за разработки в области полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов. Благодаря Алферову мир получил смартфоны - такими, какими мы их знаем, и интернет, а благодаря гетероструктурам все начали пользоваться CD-дисками.

После развала Советского союза Алферов был одним из немногих российских нобелевских лауреатов, кроме него, премию получали Виталий Гинзбург, а также физики Алексей Абрикосов и Константин Новоселов, давно не занимающиеся научной работой в России.

Алферов как физик

Выпускник одного из старейших вузов России - Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (Ленина) (ЛЭТИ) - Жорес Алферов увлекался наукой еще с ранних лет. Окончил в Минске школу с золотой медалью, после чего по настоянию своего преподавателя по физике пошел в Белорусский политехнический институт (БНТУ), отучился там несколько лет и понял, что уровня белорусских преподавателей ему явно недостаточно.

С 1953 года работал в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе - начиная с младшего научного сотрудника, а через почти 30 лет, в 1987 году, уже возглавлял его. Там Алферов принимает участие в разработках первого в СССР транзистора, занимается исследованием свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек.

В 1991 году Жорес Алферов занял пост вице-президента Российской академии наук - в этот период он как раз занимался исследованиями в области полупроводниковых гетероструктур.

Ленинград. Академик АН СССР Жорес Алферов на лекции в школе «Физика и электроника», созданной для старшеклассников. Фото: Юрий Белинский/ТАСС

Алферов практически сразу после создания Инновационного центра «Сколково» - в 2010 году - назначен его научным руководителем и сопредседателем консультативного научного совета Фонда. Сразу же после своего назначения Алферов выступил за то, чтобы консультативный совет «Сколково» собирался не только на территории центра, но и в других университетах - как российских, так и зарубежных - для сравнения условий с другими научными центрами и увеличения связей.

За что Жорес Алферов получил Нобелевскую премию

В 2000 году Нобелевскую премию по физике получили Жорес Алферов и Герберт Кремер за разработки в области быстродействующих транзисторов и лазеров. Эти исследования легли в основу современной информационной компактной техники. Алферов и Кремер открыли быстродействующие опто- и микроэлектронные устройства на базе полупроводниковых гетероструктур: быстродействующие транзисторы, лазерные диоды для систем передачи информации в оптоволоконных сетях, мощные эффективные светоизлучающие диоды, способные в будущем заменить лампы накаливания.

Большинство приборов, работающих по принципу полупроводников, используют р-n-переход, образующийся на границе между частями одного и того же полупроводника с разными типами проводимости, создаваемыми за счет внедрения соответствующих примесей. Гетеропереход позволил использовать разные по своему химическому составу полупроводники с разной шириной запрещенной зоны. Это позволило создавать электронные и оптоэлектронные приборы крайне малого размера - вплоть до атомных масштабов.

Жорес Алферов создал гетеропереход из полупроводников с близкими периодами решетки - GaАз и тройного соединения определенного состава АlGаАs. «Я хорошо помню эти поиски (поиски подходящей гетеропары - “Хайтек”). Они напоминали мне любимую мною в юности повесть Стефана Цвейга “Подвиг Магеллана”. Когда я заходил к Алферову в его маленькую рабочую комнату, она вся была завалена рулонами миллиметровой бумаги, на которой неутомимый Жорес с утра до вечера чертил диаграммы в поисках сопрягающихся кристаллических решеток. После того, как Жорес с командой своих сотрудников сделал первый лазер на гетеропереходе, он говорил мне: “Боря, я гетеропереходирую всю полупроводниковую микроэлектронику”», - рассказывал об этом периоде жизни Алферова академик Борис Захарченя.

В дальнейшем исследования, благодаря которым удалось получить гетеропереходы с помощью эпитаксиального роста кристаллической пленки одного полупроводника на поверхности другого, позволили группе Алферова еще больше миниатюризировать устройства - вплоть до нанометровых. За эти разработки в области наноструктур Жорес Алферов и получил Нобелевскую премию по физике в 2000 году.

Алферов - общественный деятель и коммунист

Трудно представить себе фигуру в России, более критикующую состояние современной российской науки - реформу РАН, низкие зарплаты для преподавателей, отток кадров из страны и систему образования, при этом называющего себя «настоящим патриотом» и «представителем великого славянского народа», чем Жорес Алферов. По этому масштабу Алферова можно сравнить разве что с Александром Солженицыным - тоже нобелевским лауреатом, который хоть и крайне негативно относился к существующей государственной системе, все равно был большим патриотом и будто бы понимал многие общественные процессы явно глубже, чем люди, занимающиеся ими профессионально.

Жореса Алферова в СМИ часто называли чуть ли не последним настоящим коммунистом в России, публично выступающим с такой позицией. Алферов неоднократно говорил, что развал СССР - «самая большая личная трагедия, а в 1991 году улыбка навсегда сошла с моего лица».

Несмотря на пост в Госдуме - в ней он с 1995 года до самой смерти занимался делами Комитета по науке и технологиям, а также постоянную поддержку партии КПРФ, Жорес Алферов оставался беспартийным. Это он объяснял своим нежеланием идти в политику, а пост депутата - единственной возможностью влиять на законодательство в научной области. Он выступал против проведения реформы РАН и перевод научных институтов в университеты по западной модели. По словам самого Алферова, России больше бы подошла китайская научная модель, где отчасти фундаментальные научные институты интегрировались с системой высшего образования, но сразу же сильно расширились и значительно омолодились.

Был одним из самых ярых противников клерикализма: считал, что теология не может быть научной дисциплиной, а в школе ни в коем случае нельзя вводить теорию православной культуры - лучше историю религии. На вопросы, существуют ли у религии и науки какие-то общие места, рассказывал о морали и высоких материях, но всегда добавлял, что есть важное различие. Основа религии - вера, а основа науки - знание, после чего добавлял, что научных основ у религии нет, хотя часто ведущие священники хотели бы, чтобы кто-нибудь их все-таки нашел.

Жорес Алферов во многих своих интервью сравнивал количество высокотехнологичного электронного производства в СССР и России, приходя всегда к грустному выводу, что нет сейчас наиболее важных задач, чем возрождение этих производств, утраченных в 90-е годы. Только это позволило бы стране слезть с нефтяной и углеводородной иглы.

При этом тут требуется очень серьезная оговорка. Несмотря на весь патриотизм и коммунизм Алферова, который будто бы автоматически подразумевает принципы великодержавия, он рассуждал только с точки зрения развития науки. Всегда говорил, что наука по своей природе интернациональна - не может быть никакой национальной физики и химии. Однако доход от нее очень часто идет в бюджет той или иной страны, - а передовые страны только те, где развиты разработки и технологии на основе собственных исследований.

После получения Нобелевской премии по физике (в 2000 году ее размер составлял около $1 млн - «Хайтек») решил вложить часть в собственный фонд поддержки технологий и науки. Являлся инициатором учреждения в 2002 году премии «Глобальная энергия», до 2006 года возглавлял Международный комитет по ее присуждению. Считается, что присуждение этой премии самому Алферову в 2005 году стало одной из причин оставления им поста.

15 марта исполняется 80 лет Жоресу Алферову, вице-президенту Российской академии наук, лауреату Нобелевской премии по физике.

Жорес Иванович Алферов родился 15 марта 1930 г . в Витебске (Белоруссия).

В 1952 г. окончил факультет электронной техники Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (ЛЭТИ) (в настоящее время - Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ).

С 1953 г. Жорес Алферов работает в Физико-Техническом Институте имени А. Ф. Иоффе, с 1987 г. - в качестве директора.

Принимал участие в разработке первых отечественных транзисторов и силовых германиевых приборов.

В 1970 г. Жорес Алферов защитил диссертацию, обобщив новый этап исследований гетеропереходов в полупроводниках, и получил степень доктора физико-математических наук. В 1972 г. Алферов стал профессором, а через год - заведующим базовой кафедрой оптоэлектроники ЛЭТИ.

С начала 1990-х гг. Алферов занимался исследованием свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек. С 1987 г. по май 2003 г. - директор СПбГЭТУ, с мая 2003 г. по июль 2006 г. - научный руководитель.

Исследования Жореса Алферова заложили основы принципиально новой электроники на основе гетероструктур с очень широким диапазоном применения, известной сегодня как «зонная инженерия».

В лаборатории Алферова была разработана промышленная технология создания полупроводников на гетероструктурах. Первый непрерывный лазер на гетеропереходах был создан тоже в России. Эта же лаборатория по праву гордится разработкой и созданием солнечных батарей, успешно примененных в 1986 г. на космической станции "Мир": батареи проработали весь срок эксплуатации до 2001 г. без заметного снижения мощности.

Жорес Алферов многие годы сочетает научные исследования с преподаванием. С 1973 г. он заведует базовой кафедрой оптоэлектроники ЛЭТИ, с 1988 г. - декан физико-технического факультета Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Научный авторитет Алферова чрезвычайно высок. В 1972 г. он был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, в 1979 г. - ее действительным членом, в 1990 г. - вице-президентом Российской академии наук и Президентом Санкт-Петербургского научного центра РАН.

Его работы получили широкую известность и мировое признание, вошли в учебники. Он автор более 500 научных работ, в том числе трех монографий и более 50 изобретений.

С 1989 г. по 1992 г. Жорес Алферов был народным депутатом СССР, с 1995 г. - депутат Государственной Думы второго, третьего, четвертого и пятого созывов (фракция КПРФ).

В 2002 г. Алферов стал инициатором учреждения премии «Глобальная энергия» (учередители ОАО "Газпром", РАО "ЕЭС России", НК "ЮКОС" и ОАО «Сургутнефтегаз»). До 2006 г. возглавлял Международный комитет по присуждению премии «Глобальная энергия».

С 2003 г. Жорес Алферов - председатель Научно-образовательного комплекса «Санкт-Петербургский физико-технический научно-образовательный центр» РАН.

Алферов - почетный доктор многих университетов и почетный член многих академий.

Награжден Золотой медалью Баллантайна (1971) Франклиновского института (США), Хьюлет-Паккардовской премией Европейского физического общества (1972), медалью Х.Велькера (1987), премией А.П.Карпинского и премией А.Ф.Иоффе Российской академии наук, Общенациональной неправительственной Демидовской премией РФ (1999), премией Киото за передовые достижения в области электроники (2001).

В 2000 г. Алферов получил Нобелевскую премию по физике "за достижения в электронике" совместно с американцами Джеком Килби и Гербертом Кремером. Кремер, как и Алферов, получил награду за разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов (Алферов и Кремер получили половину денежной премии), а Килби - за разработку идеологии и технологии создания микрочипов (вторую половину).

В 2002 г. за работу "Фундаментальные исследования процессов формирования и свойств гетероструктур с квантовыми точками и создание лазеров на их основе" Жорес Алферов и команда ученых, работающих вместе с ним, были удостоены Государственной премии.

Жорес Алферов награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, Трудового Красного Знамени, Знаком Почета "3a заслуги перед Отечеством" III и II степени, медалями СССР и Российской Федерации.

В феврале 2001 г. Алферов учредил Фонд поддержки образования и науки для поддержки талантливой учащейся молодежи, содействия ее профессиональному росту, поощрения творческой активности в проведении научных исследований в приоритетных областях науки. Первый вклад в Фонд был сделан Жоресом Алферовым из средств Нобелевской премии.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Королевская академия наук Швеции опубликовала имена ученых, которым присуждалась Нобелевская премия по физике. Премии были удостоены Ж.И. Алферов (Россия) и Г. Кремер (США) за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной и оптоэлектроники. В публикуемой краткой биографической справке о лауреатах указывается высшее учебное заведение, которое окончил лауреат. Таким образом, весь мир узнал, что Нобелевский лауреат Жорес Иванович Алферов окончил Ленинградский электротехнический институт имени В.И. Ульянова (Ленина).

Ж.И. АЛФЕРОВ: СТУДЕНТ, ПРОФЕССОР - НОБЕЛЕВСКИЙ ЛАУРЕАТ

10 октября 2000 г. Королевская академия наук Швеции опубликовала имена ученых, которым присуждалась Нобелевская премия по физике. Премии были удостоены Ж.И. Алферов (Россия) и Г. Кремер (США) за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной и оптоэлектроники. В публикуемой краткой биографической справке о лауреатах указывается высшее учебное заведение, которое окончил лауреат. Таким образом, весь мир узнал, что Нобелевский лауреат Жорес Иванович Алферов окончил Ленинградский электротехнический институт имени В.И. Ульянова (Ленина).

Студент Жорес Алферов учился на факультете электронной техники и закончил его в 1952 г., получив диплом с отличием. Годы учебы Ж.И. Алферова в ЛЭТИ совпали с началом студенческого строительного движения. В 1949 г. он в составе студенческого отряда участвовал в строительстве Красноборской ГЭС - одной из первых сельских электростанций Ленинградской области.

Еще в студенческие годы Ж.И. Алферов начал свой путь в науке. Под руководством доцента кафедры основ электровакуумной техники Наталии Николаевны Созиной он занимался исследованиями полупроводниковых пленочных фотоэлементов. Его доклад на институтской конференции студенческого научного общества (СНО) в 1952 г. был признан лучшим, и за него он получил первую в своей жизни научную премию - поездку на строительство Волго-Донского канала. Несколько лет он являлся председателем СНО факультета электронной техники.

После окончания ЛЭТИ Ж.И. Алферов был направлен на работу в Ленинградский физико-технический институт и стал работать в лаборатории В.М. Тучкевича. Здесь при участии Ж.И. Алферова были разработаны первые советские транзисторы.

В начале 60-х годов Ж.И. Алферов начал заниматься проблемой гетеропереходов. Открытие Ж.И. Алферовым идеальных гетеропереходов и новых физических явлений -«сверхинжекции», электронного и оптического ограничения в гетероструктурах -позволило кардинально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать принципиально новые, особенно перспективные для применения в оптической и квантовой электронике.

Своими открытиями Ж.И. Алферов заложил основы современной информационной техники, в основном через разработку быстрых транзисторов и лазеров. Созданные на базе исследований Ж.И. Алферова приборы и устройства буквально произвели научную и социальную революцию. Это лазеры, передающие информационные потоки посредством оптоволоконных сетей Интернета, это технологии, лежащие в основе мобильных телефонов, устройства, декорирующие товарные ярлыки, запись и воспроизведение информации CD-дисков и многое другое.

Под научным руководством Ж.И. Алферова были выполнены исследования солнечных элементов на основе гетероструктур, что привело к созданию фотоэлектрических преобразователей солнечного излучения в электрическую энергию, коэффициент полезного действия которых приблизился к теоретическому пределу. Они оказались незаменимыми для энергообеспечения космических станций, а в настоящее время рассматриваются как один из основных альтернативных источников энергии взамен убывающим запасам нефти и газа.

Благодаря фундаментальным работам Ж.И. Алферова были созданы светодиоды на гетероструктурах. Светодиоды белого света благодаря своей высокой надежности и эффективности рассматриваются как источники освещения нового типа и в ближайшем будущем заменят традиционные лампы накаливания, что будет сопровождаться гигантской экономией электроэнергии.

К числу научных направлений, которые активно развивает Ж.И. Алферов, относится разработка лазеров на основе квантовых точек. Использование массивов таких квантовых точек позволяет снизить электропотребление лазеров, а также повысить стабильность их характеристик при увеличении температуры. Первый в мире лазер на квантовых точках создан группой ученых, работающих под руководством Ж.И. Алферова. Характеристики этих приборов постоянно улучшаются, и сегодня они по многим показателям превосходят все типы полупроводниковых лазеров.

Академик Ж.И. Алферов прекрасно понимает, что наука и образование неразделимы. Поэтому он целенаправленно формирует систему подготовки научных кадров по новейшим направлениям науки и техники, основанную на широком привлечении к учебному процессу академических институтов и ведущих ученых РАН.

В 1973 г. академик Ж.И. Алферов, используя непрекращающуюся тесную связь с ЛЭТИ, создает и возглавляет на своем родном факультете электронной техники первую в стране базовую кафедру в ФТИ им. А.Ф. Иоффе, преподавателями которой становятся известные ученые. Система подготовки научных кадров на базовой кафедре дала прекрасные результаты. Когда в 2003 г. отмечалось тридцатилетие кафедры, то были приведены следующие данные. За 30 лет кафедра выпустила около шестисот высококвалифицированных специалистов, подавляющее большинство которых стало работать в ФТИ им. А.Ф. Иоффе. Более четырехсот человек защитили кандидатские диссертации, свыше тридцати - докторские, а Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов и А.Е. Жуков стали членами-корреспондентами РАН.

Организация кафедры оптоэлектроники явилась началом деятельности Ж.И. Алферова по созданию целостной образовательной структуры. В 1987 г. он создает физико-технический лицей, в 1988 г. — организует физико-технический факультет в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете, деканом которого он является. В 2002 г. по инициативе Ж.И. Алферова постановлением президиума РАН создан Академический физико-технологический университет, который в 2006 г. получил статус государственного учреждения высшего профессионального образования. Созданные образовательные и научно-исследовательские структуры в 2009 г. были объединены и получили название Санкт-Петербургский академический университет -научно-образовательный центр нанотехнологий РАН. Входящие в него подразделения размещены в прекрасных зданиях, построенных благодаря усилиям Ж.И. Алферова.

Академик Ж.И. Алферов делает все от него зависящее, чтобы поддержать международный авторитет российской науки. По его предложению президент Российской Федерации своим указом установил международную премию «Глобальная энергия», которая ежегодно присуждается троим российским и иностранным ученым, внесшим выдающийся вклад в развитие энергетики.

По инициативе и под председательством Ж.И. Алферова проводится Санкт-Петербургский научный форум «Наука и общество». В рамках этого форума первая встреча Нобелевских лауреатов «Наука и прогресс человечества» состоялась в год трехсотлетия Санкт-Петербурга. В ней приняли участие 20 Нобелевских лауреатов в области физики, химии, физиологии и медицины, экономики. Начиная с 2008 г. встречи Нобелевских лауреатов стали ежегодными. Форум 2008 г. был посвящен нанотехнологиям. Форум 2009 г. Темой форума были информационные технологии. Тема форума 2010 г. - экономика и социология в XXI веке.

Академик Ж.И. Алферов - крупнейший советский российский ученый, автор более 500 научных трудов, свыше 50 изобретений. Его работы получили мировое признание, вошли в учебники. Труды Ж.И. Алферова отмечены Нобелевской премией, Ленинской и Государственными премиями СССР и России, премией им. А.П. Карпинского (ФРГ), Демидовской премией, премией им. А.Ф. Иоффе и золотой медалью А.С. Попова (РАН), Хьюлетт-Паккардовской премией Европейского физического общества, медалью Стюарта Баллантайна Франклинского института (США), премией Киото (Япония), многими орденами и медалями СССР, России и зарубежных стран.

Жорес Иванович избран пожизненным членом института Б. Франклина и иностранным членом Национальной академии наук и Национальной инженерной академии США, иностранным членом академий наук Беларуси, Украины, Польши, Болгарии и многих других стран. Он является почетным гражданином Санкт-Петербурга, Минска, Витебска и других городов России и зарубежья. Почетным доктором и профессором его избрали ученые советы многих университетов России, Японии, Китая, Швеции, Финляндии, Франции и других стран.

Все эти награды и звания заслуженно увенчали труд не только исследователя, но и организатора науки. Пятнадцать лет Ж.И. Алферов возглавлял прославленный Физико-технический институт А.Ф. Иоффе РАН. Вот уже более двадцати лет Жорес Иванович бессменный председатель Санкт-Петербургского научного центра РАН, главной задачей которого является координация научной деятельности всех петербургских академических институтов. Ж.И. Алферов - вице-президент РАН.

Профессор Быстров Ю.А.

Полезная страница Бесполезная страница

Отправить

В марте этого года академику Жоресу Ивановичу Алфёрову, нобелевскому лауреату и члену редколлегии журнала «Экология и жизнь», исполнилось 80 лет. А в апреле пришло известие о том, что Жореса Ивановича назначают научным руководителем инновационного проекта «Сколково». Этот важный проект должен, по сути, создать прорыв в будущее, вдохнув новую жизнь в отечественную электронику, у истоков развития которой и стоял Ж. И. Алфёров.

В пользу того, что прорыв возможен, говорит история: когда в 1957 г. в СССР был запущен первый спутник, США оказались в положении аутсайдера. Однако американское правительство проявило бойцовский характер, были брошены такие ассигнования в технологию, что число исследователей быстро достигло миллиона! Буквально на следующий год (1958) один из них, Джон Килби, изобрел интегральную схему, заменившую печатную плату в обычных ЭВМ - и родилась микроэлектроника современных компьютеров. Эта история впоследствии получила название «эффект спутника».

Жорес Иванович очень внимательно относится к воспитанию будущих исследователей, недаром он основал НОЦ - учебный центр, где подготовка ведется со школьной скамьи. Поздравляя Жореса Ивановича с юбилеем, заглянем в прошлое и будущее электроники, где эффект спутника должен не раз проявиться вновь. Хочется надеяться, что и в будущем нашей страны, как когда-то в США, будет накоплена «критическая масса» подготовленных исследователей - для возникновения эффекта спутника.

«Технический» свет

Первым шагом к созданию микроэлектроники был транзистор. Пионерами транзисторной эры стали Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн, которые в 1947 г. в «Bell Labs » впервые создали действующий биполярный транзистор. А второй компонентой полупроводниковой электроники стал прибор для прямого преобразования электричества в свет - это полупроводниковый оптоэлектронный преобразователь, к созданию которого Ж. И. Алфёров имел непосредственное отношение.

Задача прямого преобразования электричества в «технический» свет - когерентное квантовое излучение - оформилась как направление квантовой электроники, родившейся в 1953–1955 гг. По сути, ученые поставили и решили задачу получения совершенного нового вида света, которого раньше не было в природе. Это не тот свет, который льется непрерывным потоком при прохождении тока по вольфрамовой нити или приходит в течение дня от Солнца и состоит из случайной смеси волн разной длины, не согласованных по фазе. Другими словами, был создан свет строго «дозированный», полученный как набор из определенного числа квантов с заданной длиной волны и строго «построенный» - когерентный, т. е. упорядоченный, что означает одновременность (синфазость) излучения квантов.

Приоритет США по транзистору был определен огромной ношей Отечественной войны, навалившейся на нашу страну. На этой войне погиб старший брат Жореса Ивановича, Маркс Иванович.

Маркс Алфёров окончил школу 21 июня 1941 г. в Сясьстрое. Поступил в Уральский индустриальный институт на энергетический факультет, но проучился лишь несколько недель, а потом решил, что его долг - защищать Родину. Сталинград, Харьков, Курская дуга, тяжелое ранение в голову. В октябре 1943 г. он провел три дня с семьей в Свердловске, когда после госпиталя возвращался на фронт.

Три дня, проведенные с братом, его фронтовые рассказы и страстную юношескую веру в силу науки и инженерной мысли 13-летний Жорес запомнил на всю жизнь. Гвардии младший лейтенант Маркс Иванович Алфёров погиб в бою во «втором Сталинграде» - так называли тогда Корсунь-Шевченковскую операцию.

В 1956 г. Жорес Алфёров приехал на Украину, чтобы найти могилу брата. В Киеве, на улице, он неожиданно встретил своего сослуживца Б. П. Захарченю, ставшего впоследствии одним из ближайших его друзей. Договорились поехать вместе. Купили билеты на пароход и уже на следующий день плыли вниз по Днепру к Каневу в двухместной каюте. Нашли деревню Хильки, около которой советские солдаты, в числе которых был и Маркс Алфёров, отражали яростную попытку отборных немецких дивизий выйти из корсунь-шевченковского «котла». Нашли братскую могилу с белым гипсовым солдатом на постаменте, высящемся над буйно разросшейся травой, в которую были вкраплены простые цветы, какие обычно сажают на русских могилах: ноготки, анютины глазки, незабудки.

К 1956 г. Жорес Алфёров уже работал в Ленинградском физико-техническом институте, куда он мечтал попасть еще во время учебы. Большую роль в этом сыграла книга «Основные представления современной физики», написанная Абрамом Федоровичем Иоффе - патриархом отечественной физики, из школы которого вышли практически все физики, составившие впоследствии гордость отечественной физической школы: П. Л. Капица, Л. Д. Ландау, И. В. Курчатов, А. П. Александров, Ю. Б. Харитон и многие другие. Жорес Иванович много позже писал, что его счастливая жизнь в науке была предопределена его распределением в Физтех, впоследствии получивший имя Иоффе.

Систематические исследования полупроводников в Физико-техническом институте были начаты еще в 30-е годы прошлого века. В 1932 г. В. П. Жузе и Б. В. Курчатов исследовали собственную и примесную проводимость полупроводников. В том же году А. Ф. Иоффе и Я. И. Френкель создали теорию выпрямления тока на контакте металл-полупроводник, основанную на явлении туннелирования. В 1931 и 1936 г. Я. И. Френкель опубликовал свои знаменитые работы, в которых предсказал существование экситонов в полупроводниках, введя этот термин и разработав теорию экситонов. Теория выпрямляющего р–n-перехода, легшая в основу р–n-перехода В. Шокли, создавшего первый транзистор, была опубликована Б. И. Давыдовым, сотрудником Физтеха, в 1939 г. Нина Горюнова, аспирантка Иоффе, защитившая в 1950 г. диссертацию по интерметаллическим соединениям, открыла полупроводниковые свойства соединений 3-й и 5-й групп периодической системы (далее А 3 В 5). Именно она создала фундамент, на котором начались исследования гетероструктур этих элементов. (На Западе отцом полупроводников А 3 В 5 считается Г. Велькер.)

Самому Алфёрову поработать под руководством Иоффе не довелось - в декабре 1950 г., во время кампании по «борьбе с космополитизмом», Иоффе был снят с поста директора и выведен из состава Ученого совета института. В 1952 г. он возглавил лабораторию полупроводников, на базе которой в 1954 г. был организован Институт полупроводников АН СССР.

Заявку на изобретение полупроводникового лазера Алфёров подал совместно с теоретиком Р. И. Казариновым в разгар поисков полупроводникового лазера. Эти поиски шли с 1961 г., когда Н. Г. Басов, О. Н. Крохин и Ю. М. Попов сформулировали теоретические предпосылки его создания. В июле 1962 г. американцы определились с полупроводником для генерации - это был арсенид галлия, а в сентябре-октябре лазерный эффект получили сразу в трех лабораториях, первой оказалась группа Роберта Холла (24 сентября 1962 г.). И через пять месяцев после публикации Холла была подана заявка на изобретение Алфёрова и Казаринова, от которой ведется отсчет занятиям гетероструктурной микроэлектроникой в Физтехе.

Группа Алфёрова (Дмитрий Третьяков, Дмитрий Гарбузов, Ефим Портной, Владимир Корольков и Вячеслав Андреев) несколько лет билась над поиском подходящего для реализации материала, пытаясь изготовить его самостоятельно, но нашла подходящий сложный трехкомпонентный полупроводник почти случайно: в соседней лаборатории Н. А. Горюновой. Однако это была «неслучайная» случайность - поиск перспективных полупроводниковых соединений Нина Александровна Горюнова вела направленно, а в вышедшей в 1968 г. монографии сформулировала идею «периодической системы полупроводниковых соединений». Полупроводниковое соединение, созданное в ее лаборатории, обладало необходимой для генерации стабильностью, что определило успех «предприятия». Гетеролазер на этом материале был создан в канун 1969 г., а приоритетной датой на уровне обнаружения лазерного эффекта является 13 сентября 1967 г.

Новые материалы

На фоне развернувшейся с начала 60-х годов лазерной гонки почти незаметно возникли светодиоды, которые тоже производили свет заданного спектра, но не обладающий строгой когерентностью лазера. В результате сегодняшняя микроэлектроника включает такие основные функциональные приборы, как транзисторы и их конгломераты - интегральные микросхемы (тысячи транзисторов) и микропроцессоры (от десятков тысяч до десятков миллионов транзисторов), тогда как по сути отдельную ветвь микроэлектроники - оптоэлектронику - составили приборы, построенные на основе гетероструктур по созданию «технического» света - полупроводниковые лазеры и светодиоды. С использованием полупроводниковых лазеров связана новейшая история цифровой записи - от обычных CD-дисков до знаменитой сегодня технологии Blue Ray на нитриде галлия (GaN).

Светодиод, или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED - англ. Light-emitting diode ), - полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава использованного в нем полупроводника.

Считается, что первый светодиод, излучающий свет в видимом диапазоне спектра, был изготовлен в 1962 г. в Университете Иллинойса группой, которой руководил Ник Холоньяк. Диоды, сделанные из непрямозонных полупроводников (например, кремния, германия или карбида кремния), свет практически не излучают. Поэтому в ход пошли такие материалы, как GaAs, InP, InAs, InSb, являющиеся прямозонными полупроводниками. В то же время многие полупроводниковые материалы типа А 3 В Е образуют между собой непрерывный ряд твердых растворов - тройных и более сложных (AI x Ga 1- x N и In x Ga 1- x N, GaAs x P 1- x , Ga x In 1- x P, Ga x In 1- x As y P 1- y и т. п.), на основе которых и сформировалось направление гетероструктурной микроэлектроники.

Наиболее известное применение светодиодов сегодня - замена ламп накаливания и дисплеев мобильных телефонов и навигаторов.

Общая идея дальнейшего развития «технического света» - создание новых материалов для светодиодной и лазерной техники. Эта задача неразрывна с проблемой получения материалов с определенными требованиями, предъявляемыми к электронной структуре полупроводника. И главным из этих требований является строение запрещенной зоны полупроводниковой матрицы, используемой для решения той или иной конкретной задачи. Активно ведутся исследования сочетаний материалов, которые позволяют достигать заданных требований к форме и размерам запрещенной зоны.

Составить представление о многосторонности этой работы можно, взглянув на график, по которому можно оценить многообразие «базовых» двойных соединений и возможности их сочетаний в композиционных гетероструктурах.

Принимаем тысячи солнц!

История технического света была бы неполна, если бы наряду с излучателями света не шла разработка его приемников. Если работы группы Алфёрова начались с поисков материала для излучателей, то сегодня один из членов этой группы, ближайший сотрудник Алфёрова и его давний друг профессор В. М. Андреев вплотную занимается работой, связанной с обратным превращением света, причем именно тем превращением, которое используется в солнечных элементах. Идеология гетероструктур как комплекса материалов с заданной шириной запрещенной зоны нашла активное применение и здесь. Дело в том, что солнечный свет состоит из большого количества световых волн различной частоты, в чем как раз и состоит проблема его полного использования, так как материала, который смог бы одинаково преобразовывать свет различной частоты в электрическую энергию, не существует. Получается, что любая кремниевая солнечная батарея преобразует не весь спектр солнечного излучения, а только его часть. Что делать? «Рецепт» обманчиво прост: изготовить слоеный пирог из различных материалов, каждый слой которого реагирует на свою частоту, но в то же время пропускает все остальные частоты без значимого ослабления.

Это дорогая структура, так как в ней должны быть не только переходы различной проводимости, на которые падает свет, но и множество вспомогательных слоев, например, для того чтобы получаемую ЭДС можно было снять для дальнейшего использования. По сути, «сэндвич»-сборка из нескольких электронных приборов. Использование ее оправдано более высоким КПД «сэндвичей», который эффективно использовать вкупе с солнечным концентратором (линзой или зеркалом). Если «сэндвич» позволяет поднять КПД по сравнению с кремниевым элементом, например, в 2 раза-с 17 до 34%, то за счет концентратора, увеличивающего плотность солнечного излучения в 500 раз (500 солнц), можно получить выигрыш в 2 × 500 = 1000 раз! Это выигрыш в площади самого элемента, т. е. материала надо в 1000 раз меньше. Современные концентраторы солнечного излучения измеряют плотность излучения в тысячах и десятках тысяч «солнц», сконцентрированных на одном элементе.

Другой из возможных способов - получение материала, который может работать хотя бы на двух частотах или, точнее, с более широким диапазоном солнечного спектра. В начале 1960-х была показана возможность «мультизонного» фотоэффекта. Это своеобразная ситуация, когда наличие примесей создает полосы в запрещенной зоне полупроводника, что позволяет электронам и дыркам «прыгать через пропасть» в два или даже в три прыжка. В результате можно получить фотоэффект для фотонов с частотой 0,7, 1,8 или 2,6 эВ, что, конечно, значительно расширяет спектр поглощения и увеличивает КПД. Если ученым удастся обеспечить генерацию без существенной рекомбинации носителей на тех же примесных полосах, то КПД таких элементов может достигать 57%.

С начала 2000-х в этом направлении ведутся активные исследования под руководством В. М. Андреева и Ж. И. Алфёрова.

Есть еще интересное направление: поток солнечного света сначала расщепляется на потоки различных диапазонов частот, каждый из которых затем направляется на «свои» ячейки. Такое направление тоже может считаться перспективным, так как при этом исчезает последовательное соединение, неизбежное в «сэндвич»-структурах типа изображенной выше, лимитирующее ток элемента наиболее «слабым» (в это время дня и на данном материале) участком спектра.

Принципиальную важность имеет оценка соотношения солнечной и атомной энергетики, высказанная Ж. И. Алфёровым на одной из недавних конференций: «Если бы на развитие альтернативных источников энергии было затрачено только 15% средств, брошенных на развитие атомной энергетики, то АЭС для производства электроэнергии в СССР вообще не потребовались бы!»

Будущее гетероструктур и новые технологии

Интересна и другая оценка, отражающая точку зрения Жореса Ивановича: в XXI веке гетероструктуры оставят только 1% для использования моноструктур, т. е. вся электроника уйдет от таких «простых» веществ, как кремний с чистотой 99,99–99,999%. Цифры - это чистота кремния, измеряемая в девятках после запятой, но этой чистотой уже лет 40 как никого не удивить. Будущее электроники, полагает Алфёров, - это соединения из элементов A 3 B 5 , их твердых растворов и эпитаксиальных слоев различных сочетаний этих элементов. Конечно, нельзя утверждать, что простые полупроводники типа кремния не могут найти широкого применения, но все же сложные структуры дают значительно более гибкий ответ на запросы современности. Уже сегодня гетероструктуры решают проблему высокой плотности информации для оптических систем связи. Речь идет об OEIC (optoelectronic integrated circuit ) - оптоэлектронной интегральной схеме. Основу любой оптоэлектронной интегральной микросхемы (оптопары, оптрона) составляют инфракрасный излучающий диод и оптически согласованный с ним приемник излучения, что дает простор формальной схемотехнике для широкого использования этих устройств в качестве приемо-передатчиков информации.

Кроме того, ключевой прибор современной оптоэлектроники - ДГС-лазер (ДГС - двойная гетероструктура) - продолжает совершенствоваться и развиваться. Наконец, сегодня именно высокоэффективные быстродействующие светодиоды на гетероструктурах обеспечивают поддержку технологии высокоскоростной передачи данных HSPD (High Speed Packet Data service ).

Но самое главное в выводе Алфёрова не эти разрозненные применения, а общее направление развития техники XXI века - получение материалов и интегральных схем на основе материалов, обладающих точно заданными, рассчитанными на много ходов вперед свойствами. Эти свойства задаются путем конструкторской работы, которая ведется на уровне атомной структуры материала, определяемой поведением носителей заряда в том особом регулярном пространстве, которое представляет собой внутренность кристаллической решетки материала. По сути эта работа - регулирование числа электронов и их квантовых переходов - ювелирная работа на уровне конструирования постоянной кристаллической решетки, составляющей величины нескольких ангстрем (ангстрем - 10 –10 м, 1 нанометр = 10 ангстрем). Но сегодня развитие науки и техники - это уже не тот путь вглубь вещества, каким он представлялся в 60-е годы прошлого века. Сегодня во многом это движение в обратном направлении, в область наноразмеров - например, создание нанообластей со свойствами квантовых точек или квантовых проволок, где квантовые точки линейно связаны.

Естественно, нанообъекты - лишь один из этапов, которые проходят в своем развитии наука и техника, и на нем они не остановятся. Надо сказать, что развитие науки и техники путь далеко не прямолинейный, и если сегодня интересы исследователей сместились в сторону увеличения размеров - в нанообласть, то завтрашние решения будут конкурировать в разных масштабах.

Например, возникшие на кремниевых чипах ограничения по дальнейшему увеличению плотности элементов микросхем можно решить двумя путями. Первый путь - смена полупроводника. Для этого предложен вариант изготовления гибридных микросхем, основанных на применении двух полупроводниковых материалов с различными характеристиками. В качестве наиболее перспективного варианта называется использование нитрида галлия совместно с кремниевой пластиной. С одной стороны, нитрид галлия обладает уникальными электронными свойствами, позволяющими создавать высокоскоростные интегральные микросхемы, с другой - использование кремния как основы делает такую технологию совместимой с современным производственным оборудованием. Однако подход со стороны наноматериалов содержит еще более новаторскую идею электроники одного электрона - одноэлектроники.

Дело в том, что дальнейшую миниатюризацию электроники - размещение тысяч транзисторов на подложке одного микропроцессора - ограничивает пересечение электрических полей при движении потоков электронов в расположенных рядом транзисторах. Идея в том, чтобы вместо потоков электронов использовать один-единственный электрон, который может двигаться в «индивидуальном» временном графике и поэтому не создает «очередей», снижая тем самым напряженность помех.

Если разобраться, то потоки электронов в общем-то и не нужны - для передачи управления можно подать как угодно малый сигнал, проблема заключается в том, чтобы его уверенно выделить (детектировать). И оказывается, что одноэлектронное детектирование технически вполне осуществимо - для этого используется туннельный эффект, который является для каждого электрона индивидуальным событием, в отличие от обычного движения электронов «в общей массе» - ток в полупроводнике является коллективным процессом. С точки зрения электроники туннельный переход - это перенос заряда сквозь конденсатор, поэтому в полевом транзисторе, где конденсатор стоит на входе, одиночный электрон можно «поймать» по частоте колебаний усиливаемого сигнала. Однако выделить этот сигнал в обычных устройствах удавалось только при криогенных температурах - повышение температуры разрушало условия детектирования сигнала. Но температура исчезновения эффекта оказалась обратно пропорциональной площади контакта, и в 2001 г. удалось сделать первый одноэлектронный транзистор на нанотрубке, в котором площадь контакта была так мала, что позволяла работать при комнатных температурах!

В этом отношении одноэлектроника повторяет путь, который прошли исследователи полупроводниковых гетеролазеров - группа Алфёрова билась как раз над тем, чтобы найти материал, который обеспечит эффект лазерной генерации при комнатной температуре, а не при температуре жидкого азота. А вот сверхпроводники, с которыми связаны самые большие надежды по передаче больших потоков электронов (силовых токов), пока не удается «вытащить» из области криогенных температур. Это не только существенно тормозит возможности снижения потерь при передаче энергии на большие расстояния - хорошо известно, что перенаправление потоков энергии по территории России в течение суток приводит к 30%-ным потерям на «нагрев проводов», - отсутствие «комнатных» сверхпроводников ограничивает развитие хранения энергии в сверхпроводящих кольцах, где движение тока может продолжаться практически вечно. Недостижимым пока идеалом создания таких колец служат обычные атомы, где движение электронов вокруг ядра порой устойчиво при самых высоких температурах и может продолжаться неограниченно долго.

Дальнейшие перспективы развития наук о материалах весьма разнообразны. Причем именно с развитием науки о материалах появилась реальная возможность прямого использования солнечной энергии, сулящая огромные перспективы возобновляемой энергетике. Порой именно такие направления работы определяют будущее лицо общества (в Татарии и Чувашии уже планируют «зеленую революцию» и всерьез разрабатывают создание биоэкоградов). Возможно, будущее этого направления состоит в том, чтобы от развития техники материалов шагнуть к пониманию принципов функционирования самой природы, встать на путь использования управляемого фотосинтеза, который может быть распространен в человеческом обществе так же широко, как и в живой природе. Речь уже идет об элементарной ячейке живой природы - клетке, и это следующий, более высокий этап развития после электроники с ее идеологией создания приборов для выполнения какой-то одной функции - транзистора для управления током, светодиода или лазера для управления светом. Идеология клетки - это идеология операторов как элементарных устройств, осуществляющих некий цикл. Клетка служит не изолированным элементом для выполнения какой-то одной функции за счет внешней энергии, но целой фабрикой по переработке доступной внешней энергии в работу поддержания циклов множества различных процессов под единой оболочкой. Работа клетки по поддержанию собственного гомеостазиса и накопления в ней энергии в виде АТФ - захватывающая проблема современной науки. Пока биотехнологи могут лишь мечтать о создании искусственного устройства со свойствами клетки, пригодного для использования в микроэлектронике. И когда это произойдет, несомненно, начнется новая эра микроэлектроники - эра приближения к принципам работы живых организмов, давняя мечта фантастов и давно придуманной науки бионики, все еще не вышедшей из колыбели биофизики.

Будем надеяться, что создание научного центра инноваций в Сколково сумеет реализовать нечто подобное «эффекту спутника» - открыть новые прорывные области, создать новые материалы и технологии электроники.

Пожелаем успеха Жоресу Ивановичу Алфёрову на посту научного руководителя этого нового научно-технологического агломерата. Хочется надеяться, что его энергия и настойчивость будут залогом успеха этого предприятия.

Запрещенная зона - область значений энергии, которыми не может обладать электрон в идеальном (бездефектном) кристалле. Характерные значения ширины запрещенной зоны в полупроводниках составляют 0,1–4 эВ. Примеси могут создать полосы в запрещенной зоне - возникает мультизона.