C 25 по 28 июня 2018 года в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) проходит международная научная конференция «Синхротронное и терагерцовое излучение: генерация и применение (SFR-2018)». В первый день мероприятия состоялась пресс-конференция, посвященная новым результатам, полученным в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения (СЦСТИ).

В пресс-конференции приняли участие: директор Института катализа СО РАН, академик РАН Валерий Иванович Бухтияров, директор ИЯФ СО РАН, академик РАН Павел Владимирович Логачев, и директор Института геологии и минералогии СО РАН (ИГМ СО РАН), доктор геолого-минералогических наук Николай Николаевич Крук.

Спикеры рассказали о работах, проводимых в Центре коллективного пользования СЦСТИ, и о проекте создания новой уникальной инфраструктуры для фундаментальных и прикладных исследований в Новосибирском научном центре на базе нового источника синхротронного излучения «СКИФ» («Сибирский кольцевой источник фотонов»).

Центр коллективного пользования "Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения" (ЦКП СЦСТИ) создан на базе ИЯФ СО РАН и имеет статус открытой лаборатории. Он специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного (СИ) и терагерцового излучения (ТИ), на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ и создании специализированных источников СИ и ТИ. Основой для деятельности Центра являются крупные электрофизические установки ИЯФ СО РАН: накопители электронов/позитронов ВЭПП-3 и ВЭПП-4М – источники СИ, и Новосибирский лазер на свободных электронах (ЛСЭ) – источник ТИ.

По словам В.И. Бухтиярова, Центр СИ - это не только научные исследования, но и мостик к созданию новых технологий для решения практических задач промышленности. В качестве примера Валерий Иванович привел разработку Института катализа - автомобильный катализатор дожигания выхлопных газов. «Автомобильные катализаторы - это наноразмерные частицы благородных металлов, нанесенные на стабильные носители. <…> Мы выяснили, что переход к нанометровым размерам частиц приводит к резкому увеличению активности катализаторов», - говорит В.И. Бухтияров. Слишком малая концентрация частиц благородных металлов – платины, палладия – в автомобильных катализаторах не позволяла понять причину резкого увеличения активности катализатора. Дальнейшие исследования в этом направлении методом EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure, который обязан своим появлением синхротронному излучению и может быть реализован только на нем) позволили понять, что «именно в таком диапазоне размеров удается сформировать смешанное металл-оксидное состояние платины, в котором не только размеры играют роль, но и химические взаимодействия и модификации носителя».

На основании этих данных удалось разработать способ масштабируемого синтеза более активных катализаторов. Используя этот подход, коллеги из Новоуральска (Завод автомобильных катализаторов, который входил в состав «Уральского электрохимического комбината») разработали новый тип катализатора под стандарт Евро-5 с пониженным в 3-4 раза содержанием платины, и, соответственно, меньшей стоимости. Эти катализаторы сейчас используют все крупные автомобильные заводы в России, в частности, АвтоВАЗ. Это наглядный пример того, что без использования синхротронного излучения не могла быть решена практическая задача.

П.В. Логачев добавил, что технически важные вопросы оборонной промышленности, которые требуют использования синхротронного излучения, невозможно решать за границей с использованием зарубежной исследовательской инфраструктуры. По его словам, источники СИ, которые на данный момент есть в России, - это источник в Курчатовском институте и в Институте ядерной физики СО РАН – по параметрам интенсивности пучка СИ уступают лучшим мировым установкам в тысячи раз. Но, несмотря на это, российские исследования с использованием СИ позволяют получать уникальные данные.

В этой связи Н.Н. Крук рассказал об исследованиях палеоклимата и анализе кернов донных отложений. Исследуя керны и сопоставляя с данными метеостанций, ученые могут анализировать, как менялся климат. Зная геологию региона, можно определить местонахождения и размер древних ледников, мощность и скорость течения рек. Используя определенные алгоритмы, можно делать соответствующие географические прогнозы на будущее, которые могут иметь важное геополитическое значение. В качестве примера других исследований, проводимых с помощью СИ, Николай Николаевич Крук рассказал также об изучении изменений в структуре вещества при сверхвысоких температурах и давлениях.

По словам Валерия Ивановича Бухтиярова, в России синхротронные исследования проводятся с 70-го года прошлого века и начало им было положено именно в Новосибирском Академгородке. Однако, несмотря на то, что исследования с тех пор не прекращались и возможности синхротрона постоянно улучшались, существует серьезное отставание российских исследований от мировых. Поэтому решение поддержать мировую тенденцию и серьезно вложиться в развитие передовых синхротронных источников в России – это необходимость, к которой рано или поздно Россия должна была прийти. По словам Павла Владимировича Логачева, проект «СКИФ», реализацию которого поддержал в феврале 2018 года Президент РФ Владимир Путин, предполагает строительство такого оборудования, которого по качеству пучков «в мире еще не было», и будущий источник СИ можно смело отнести к последнему, четвертому поколению.

Планируется, что новый ЦКП «СКИФ» будет функционировать как самостоятельная структура, привлекая и объединяя организации и специалистов из разных областей научных знаний. По словам П.В. Логачева, если Центр и будет иметь «привязку» к академическому Институту, то это, скорее всего, будет Институт катализа СО РАН. В.И. Бухтияров добавил, что за границей подобные структуры являются самостоятельными юридическими лицами.

Что касается финансирования проекта, то, как сказал В.И. Бухтияров, без федерального финансирования реализовать этот проект невозможно: стоимость создания первой очереди проекта оценивается в 40 млрд рублей.