Научный пресс-тур в Томск

Интересное и отчасти сложное путешествие, наполненное духом эксклюзивности. Ядерный реактор, химические лаборатории, голубое свечение и территории, на которых нельзя фотографировать. Именно это удалось увидеть нашей пресс группе на этот раз.

Томск вошел в программу научно популярных маршрутов, организованных в рамках «Десятилетия науки и технологий». Выбор географии для этого пресс-тура во многом обусловлен статусом города. Историческая столица Сибири считается одним из образовательных, научных и инновационных центров нашей страны. По некоторым объектам нам провели экскурсию. Получилось ли оценить масштаб научного потенциала города, а главное узнать какими проектами живут Томские специалисты? Определенно — да.

Томский государственный университет

Именно с этого места началось наше путешествие в науку. Обозначить специфику развития научной среды города помогли заместитель Губернатора Томской области по научно-образовательному комплексу и цифровой трансформации — Огородова Людмила Михайловна, ректор Томского государственного университета — Галажинский Эдуард Владимирович, заместитель генерального директора АНО «Национальные приоритеты» — Камаев Роман Александрович и профессор Томского политехнического университета — Стрижак Павел Александрович.

Вступительную речь для пресс-конференции подготовил заместитель Томской области. Людмила Огорода осветила достижения последних лет в сфере образовательных и научных инициатив. Такими проектами стали «Большой университет» Томска, под организацию которого попали все местные вузы и научно-исследовательские центры, трудящиеся на благо новой энергетики, фотоники, искусственных интеллектов, медицины и всех видов химии.

К настоящему моменту «Большой университет» заручился поддержкой множества национальных проектов. Один из таких участвовал в проектировании кольцевого источника фотона, благодаря которому наблюдение быстротекущих молекулярных процессов станет доступно. Можно сказать, что это большой и усовершенствованный телескоп, на котором можно рассмотреть реакцию вируса на вакцину и не только.

Также особое внимание стоит уделить образовательному направлению робототехники для школьников. Во время обучения детям и подросткам предоставляют особые программы обучения и соревнования разных уровней. Подобные инициативы рассчитаны не только на молодое поколение, проект «Технопредки» в рамках которого более тысячи родителей узнали как стать осознанным в сфере технологий, с каждым годом расширяет свою географию.

Участники не только поняли о чем говорят их дети, но и встали на путь грамотного наставника для технически подкованного поколения с помощью тридцати четырех мастер-классов. И это только в 2023 году!

Сразу же после вопрос интеграции молодого населения в образовательные проекты города Томск поднял Павел Стрижак:

«Зачем молодежи сегодня идти в науку и знать про нее? Новое знание — движок экономики, тот, кто умеет производить новые знания и на их основе создавать передовые технологии, обеспечивает развитие государства. Топливом этой экономики являются новые таланты, в этом смысле Томск является сосредоточением нужных коллективов. Через внутренние туристические маршруты только в этом году прошло около 8,5 тысяч школьников, а три лаборатории Томского политехнического университета вошли в маршрут. Мы показали супер компьютер, на котором можно рассчитать новые модели на базе нейросетей.» — высказался профессор Томского политехнического университета.

Химический факультет Томского государственного университета

В детстве я размышляла о том, зачем в самолете кислородные маски, если его и без этого вокруг много. За ответом на этот вопрос я естественно обратилась к родителям. Эта ситуация всплыла в моей голове, когда заведующий лаборатории каталитических исследований объяснял суть разработки под названием конвертеры озона. Объяснение Магаева Олега Валерьевича были такими же неочевидными для меня, как кислородная недостаточность на высоте.

Про самолеты я написала не просто так. Представьте, что вы на борту и вас от земли разделяют десять тысяч метров . Для комфортного, а самое главное безопасного путешествия необходима налаженная работа всех систем. Конвертер озона – неотъемлемая составляющая в вопросе безопасности. Дело в том, что по мере удаления от земли, концентрация вредных для человека веществ, в том числе озона, повышается.

Озон — это кислород с дополнительным атомом в составе. Он образуется на высоте в 10-11 тысяч метров, авиалайнер попадает в область, где концентрация озона настолько велика, что проникновение забортного воздуха в кабину без очистки недопустимо. Эту функцию берет на себя конвертор озона. Попробуйте вообразить, что самолет – это огромный фильтр для воды, который есть у большинства дома.

Вода из под крана, которая в него попадает — это озон, фильтр, через который она проходит — конвертер, вода, которую мы получаем — это безопасный воздух. Здорово, что отечественные специалисты работают над решением таких нужных для человека задач. Система не является инновацией, однако представленный нашей пресс-группе конвертер является отечественным аналогом, который успешно прошел тестирование в действующих боингах.

Лаборатория органического синтеза ТГУ

Кратко ознакомившись с материалами по этому объекту в моей голове возник вполне логичный вопрос: Что такое бета-пропиолактон и какие задачи он решает? Старший научный сотрудник лаборатории — Тугульдурова Вера Петровна помогла разобраться в этом и многих других вопросах.

Бета-пропиолактон представляет собой высокоактивный лекарственный препарат, который оказывает инактивирующее действие на многие вирусы. Это значит, что в его составе находятся обезвреженные микробные организмы, которые не способны вызвать заболевание, но могут повысить сопротивляемость организма на определенный раздражитель.

С помощью бета-пропиолактона уже получены высокоактивные вакцины против разных заболеваний, например, бешенства, гепатита А и коронавируса. Вещество разрушает вирусный геном, но не затрагивает его оболочку, поэтому, при попадании в организм, не заражает его, а вызывает возникновение антител. Ежегодно эта лаборатория работает над двенадцатью прикладными задачами, про одну из которых написано выше.

Лаборатория пористых материалов и сорбции

Ученые занимаются разработкой сорбентов и катализаторов, которые применяют как в самолетах, так и поездах. Если в боингах остро стоит вопрос фильтрации озона, то в поездах необходимо избавиться от резких запахов, которые нужно и можно химически нейтрализовывать. О планах развития этого направления рассказал заведующий лаборатории:

«Классическая Советская технология — это кварцевание. Мы до сих пор прибегаем к этому способу в больницах. Более современные подходы касаются циркуляции воздуха через катализаторы. Мы рассматриваем комбинирование озоновой технологии, так как она помогает устранять практически любые загрязнители, в том числе вирусы и бактерии.

Во времена ковида это стало особенно популярно. Пока что мы можем обходиться двумя катализаторами, однако работаем над тем, чтобы сократить их количество и улучшить работу. Наладить их таким образом, чтобы не прибегать к остановке поезда для очистки помещения, а продолжать фильтрацию и во время движения состава.» — поделился Мамонтов Григорий Владимирович.

Лаборатория лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения

Каждый выдох укорачивает жизнь, но Николаев Виктор Владимирович — старший научный сотрудник лаборатории с этим бы поспорил. Достаточно одного глубокого вдоха и такого же выдоха, чтобы определить развитие определенного заболевания на раннем этапе.

Уже сегодня в стенах Томского государственного университета изобрели неинвазивный способ диагностики заболеваний. Необходимость в этой разработке возникла достаточно давно, так как выявление некоторых заболеваний на ранних стадиях либо невозможно, либо затруднительно как с точки зрения способов диагностики, так и последующего состояния человека. Например, различного рода воспаления, которые могут быть маркерами развития злокачественных опухолей не всегда сигнализируют именно о раковых заболеваниях. Так, на ранних стадиях достаточно сложно различить воспаление и глиому.

Устройство работает следующим образом: человек выдыхает в силиконовую трубочку, воздух в сосуде помещают в прибор, который разделяет молекулы, а в конце, программа подсчитывает их концентрацию и выводит результат на экран в виде диаграммы.

Выявление наличия заболевания по выдыхаемому воздуху кажется фантастикой, однако существует ряд исследований, который показывает, что определенные молекулы, свойственные заболеванию попадают в кровь от пораженного органа, достигают легких и, благодаря газообмену, поступают в выдыхаемый воздух. Именно поэтому, при правильной технической подготовке, такая диагностика становится возможной.

«На человеке очень сложно что-то непосредственно измерить, даже концентрацию тех же гормонов, у них быстрое время распада и засечь в нужный момент как у человека произошла реакция на внешний раздражитель очень сложно. Часть нашего исследования направлена на то, чтобы зарегистрировать изменение молекулярного профиля, на основе этого можно делать выводы какие реакции в организме происходят.» — рассказал Виктор Николаев.

Лаборатория экологии, генетики и охраны окружающей среды

Не секрет, что малярийные комары — это настоящая проблема Западной Сибири. В лаборатории экологии, генетики и охраны окружающей среды Артемов Глеб Николаевич — старший научный сотрудник поделился планами по их лечению:

«Наша работа сосредоточена на изучении эволюции комаров. Исследования показывают, что разные виды могут переносить возбудители заболеваний, эта способность связана с эволюционными особенностями. Традиционный метод борьбы с ними — обработка пестицидами. Однако, оказалось, что это совершенно неэффективный способ, через небольшой промежуток времени результат не ощущается. У комаров вырабатывается устойчивость. Делаем вывод, что убивать комаров бессмысленно, их нужно лечить. В настоящее время мы работаем над возможными подходами, например генетически модифицировать вид.»

Томский политехнический университет

Эта локация стала последней в нашем маршруте, но точно не по значимости. О местном исследовательском реакторе говорили все, включая меня. Во-первых, таких реакторов не так много по всей стране. Во-вторых, единственный открытый для посещения — Томский.

После инструктажа, двух пунктов досмотра и белые халаты, которые выдали каждому, мы оказались в здании. По пути к реактору нашу группу успели ознакомить с технологией изотопного конструирования. В одной из лабораторий политеха нам рассказали, что такое легирование кремния и зачем этим заниматься.

Облучен, да не радиоактивен

Электроника — одно из важных направлений развития в нашей стране, а кремний его амбассадор, так как является самым распространенным и удобным в работе полупроводником. Для ясности, представьте себе новорожденного ребенка, он и будет нашим полупроводником. Пока его не воспитали, он не обладает никакими чертами характера. По такой же схеме работает полупроводниковый кремний.

До любого рода работы над ним , он не проводит через себя ток. Деятельность лаборатории как раз направлена на улучшение этого свойства и контроля за ним. Это называется легированием. Кремний облучается в ядерном реакторе особыми нейтронами с целью улучшения его электрических свойств. Полупроводник, который прошел через ядерное легирование обладает повышенной надежностью и качеством, поэтому сфера его применения очень широка. Монокристаллы такого кремния используют как на солнечных электростанциях, так и на железной дороге.

В стенах этой же лаборатории окрашивают драгоценные и полудрагоценные камни. Вся работа проделывается для сферы ювелирной промышленности. Дело в том, что камни в природе приобретают определенный оттенок достаточно долгий период времени, а в лабораторных условиях этот процесс занимает от пары часов, все зависит от желаемого результата. Естественно окраска проходит не в ручную, сотрудники лаборатории добиваются цвета с помощью облучательных устройств.

Ядерный бассейн

Несмотря на то, что реактор учебный, он все равно считается действующим ядерным объектом, на который когда-то не мог попасть человек с ознакомительными целями. Доехать до него не так уж и просто, так как здание находится за городом, но на самом деле — это огромное преимущество. Петербургский реактор не может похвастаться тем же самым, учебная установка находится вблизи жилых домов и это попросту неудобно. На этом уникальность объекта не заканчивается, исследовательский реактор ТПУ не только единственный вузовский ядерный объект, но еще и светится. Обо всем по порядку.

Сердце реактора — его активная зона. В ней происходят все процессы. Активная зона представляет из себя цистерну с водой, которая визуально напоминает бассейн, но вместо хлорированной воды — деминерализованная, супер чистая. Она не оставляет после себя никаких отложений. Вода нужна по нескольким причинам. Во-первых, защита от излучения. Во-вторых, охлаждение. В-третьих, замедление нейтронов. Бассейн окружен бетоном, а сверху установлено толстое стекло. Опять же, из соображений безопасности.

Именно через это стекло мы наблюдали уникальное по своей сути свечения. Оно называется — эффект Вавилова — Черенкова. Все происходит из-за скорости движения заряженных частиц в воде. Оно намного превышает скорость света.

Именно на этом реакторе проходят ключевые исследовательские работы в сфере изотопного конструирования, о котором написано выше, ядерной медицины и нейтрон-активационного анализа.

С помощью этого объекта сотрудники политехнического университета разрабатывают лекарственные препараты с малой долей радиации для лечения и диагностики раковых опухолей. Самым популярным радиоактивным изотопом в этой сфере считается технеций – 99м.

Нейтрон-активационный анализ представляет из себя ядерный процесс, который нужен для определения концентрации элементов или изотопов в различных материалах. Если облучить любой материал, он начнет испускать гамма-излучение, которое оставляет определенный отпечаток. По его характеру, с помощью специальных детекторов можно будет определить и концентрацию и изотопы.

За год на исследовательском реакторе проводят более 3000 экспериментов. проходят практику более 450 студентов, которые получают бесценный опыт на уникальном ядерном объекте.

Автор: Анна Михеева