Вузовские проекты победили в конкурсе госзаданий Минобрнауки России

13:55, 20 февраля 2017

Исследования по естественнонаучным и гуманитарным направлениям получат господдержку

Одним из проектов, получивших господдержку, руководит главный научный сотрудник кафедры экспериментальной физики ФТИ Михаил Оштрах. Фото: Александра Хлопотова

11 проектов ученых Уральского федерального университета победили в конкурсе Минобрнауки России. Финансовую поддержку в рамках госзадания получат исследования по естественнонаучным и гуманитарным направлениями.

Так, ведомство поддержало проект «Комбинаторные модели в компьютерных науках и их приложениях», которым руководит профессор, заведующий кафедрой алгебры и дискретной математики, зам. заведующего лабораторией комбинаторной алгебры ИЕНиМ Михаил Волков. Проект имеет комплексный характер и должен решить несколько задач, основная из которых — создать «мост» между теоретическим результатами и прикладными задачами, продиктованными конкретными запросами информационных технологий.

«Расскажу про одно из направлений проекта, — поясняет Михаил Волков. — Сейчас мы ведем большую и довольно успешную работу под названием „онлайновые алгоритмы“. Речь идет о том, что сегодня мы сталкиваемся с очень большим объемом данных, которые необходимо уметь обрабатывать по мере их поступления, как говорят математики, „на лету“. То есть не накапливать информацию и потом обрабатывать, а делать это сразу. Так как ресурсы памяти и мощности ограничены, а поток данных, который поступает, сколько угодно большой, то перед нами встал вызов: как получать какую-то информацию в таких условиях? И мы занимаемся разработкой теоретических алгоритмов, которые помогают понять, как это может быть сделано, какие существуют теоретические пределы: что можно сделать, а что нельзя».

Другой проект ученых ИЕНиМ — «Теоретические и компьютерные исследования мягких магнитных композитов» сотрудников лаборатории математического моделирования физико-химических процессов в многофазных средах. Возглавляет исследования профессор кафедры математической физики Андрей Зубарев. Команда пытается создать новый материал с уникальными свойствами — магнитополимерные композиты.

«Это композиционные материалы нового поколения, которые состоят из полимерной среды с внедренными туда магнитными частицами, — рассказывает Андрей Зубарев. — Уникальность свойства этих систем состоит в том, что они сочетают богатые и активно применяемые в самых разных технологиях свойства полимеров. При помощи магнитного поля можно менять их форму, размеры, физические свойства, механические свойства, к примеру, упругость, вязкость».

Эти материалы применяются в различных областях: машиностроение, танкостроение, робототехника, биоинженерия, медицинская биология.

«К примеру, адресная доставка лекарств, — поясняет Зубарев. — В магнитополимерную капсулу заряжается лекарство. Затем она вводится в организм и при помощи тянущего магнитного поля фиксируется в необходимом месте. В результате лекарство не распределяется по всему организму, увеличивается лечебный эффект и уменьшаются побочные действия».

Также при помощи так называемой магнитной гипертермии — наноразмерные магнитные частицы вводятся в опухоль, которые под действием переменного магнитного поля разогреваются, убивая опухолевые клетки, — лечат онкологические заболевания.

Еще один проект ученых ИЕНиМ — «Разработка микроскопических механизмов формирования и модельное описание структуры и свойств нано- и низкоразмерных сильнокоррелированных систем».

Сотрудники отдела математического моделирования научно-исследовательского института физики и прикладной математики (НИИ ФПМ) под руководством заведующего кафедрой теоретической и математической физики Александра Москвина также работают над новыми перспективными материалами. Ученые разрабатывают научные рекомендации по поиску и синтезу материалов — создают адекватные микроскопические модели.

«Аналитические расчеты будут подкрепляться численным моделированием с использованием высокопроизводительных параллельных алгоритмов, видеокарт. Создается многоцелевой комплекс для компьютерного моделирования сложных систем, таких как сильноанизотропные квантовые магнетики, высокотемпературные сверхпроводники, системы ультрахолодных атомов, для изучения сложных топологических структур типа доменных границ, вихрей, скирмионов», — говорит Александр Москвин.

Совместно с коллегами из Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Дрездена и Страсбурга ученые УрФУ будут пытаться объяснить необычные физические свойства конкретных сильнокоррелированных систем типа купратов и манганитов.

Два других проекта ученых ИЕНиМ — «Функциональные материалы со смешанной электронной и кислородно-ионной проводимостью для электрохимических устройств и катализа» (отдел химического материаловедения НИИ ФПМ) и «Железосодержащие халькогениды: исследование структуры и свойств с целью разработки новых функциональных материалов» (лаборатория рентгеновской аттестации веществ и материалов). Первый возглавляет главный научный сотрудник отдела химического материаловедения НИИ ФПМ Владимир Черепанов, второй — доцент кафедры физики конденсированного состояния и наноразмерных систем Надежда Селезнева.

Цель первого проекта — разработать способ получения материала для конструирования и создания электрохимических устройств преобразования энергии. То есть ученые планируют разработать сложнооксидные материалы с определенными характеристиками, связанными, в первую очередь, с электротранспортными и каталитическими свойствами. В результате исследования будут отобраны материалы для создания электрохимических устройств, в том числе топливных элементов, батарей, электролизеров, сенсоров, мембран для разделения газов, а также катализаторов окислительно-восстановительных реакций, дожигания выхлопных и отходящих газов.

Цель второго исследования — найти новый материал, который мог бы заменить магнит.

«Основная задача проекта — получение функциональных материалов на основе железосодержащих халькогинидов, — поясняет Надежда Селезнева. — За последние 30 лет свойства постоянных магнитов изменились революционным образом: мы перешли от использования алюминиево-никелевых сплавов к лидерам, содержащим редкоземельные элементы. Их магнитные характеристики позволяют делать устройства и приборы достаточно маленькими и легкими. Однако стоимость редкоземельных элементов также как и постоянных магнитов существенно растет. И перед разработчиками новых материалов встает задача — получить более дешевые постоянные магниты с такими же хорошо известными характеристиками».

Однако пока, по словам Надежды Селезневой, хорошие магнитные характеристики получаются при низких температурах. И цель ученых УрФУ — синтезировать и исследовать ряд систем, в которых изменение локального окружения атомов железа позволит увеличить температуру магнитного перехода и улучшить характеристики материалов.

Два проекта гуманитариев изучают историю и культуру по древнерусским старопечатным рукописным книгам и лингвистическим данным. Первый проект, который возглавляет доцент кафедры истории России УрФУ, заведующая Лабораторией археографических исследований Ирина Починская, носит название «Формирование русской культурно-религиозной идентичности: памятники традиционной письменности как символические коды культурной памяти». Второй, руководителем которого является российский лингвист, член-корреспондент РАН, профессор кафедры русского языка и общего языкознания Елена Березович, — «Волго-Двинское междуречье и Белозерский край: история и культура регионов по лингвистическим данным».

Историки лаборатории археографических исследований изучают механизмы формирования коллективной идентичности отдельных социальных групп русского общества периода позднего Средневековья и их трансформации в Новое и Новейшее время. Исследование будет проводиться на примере русского старообрядчества.

«Проект нацелен на изучение механизмов формирования ценностных ориентиров, которые объединяют людей в социальные группы и дают им ощущение принадлежности к единой культуре, — отмечает Ирина Починская. — Это осознание принадлежности и есть самоидентификация. Процесс идентификации, конечно, сложный, но одним из важнейших элементов формирования идентичности является создание исторических образов, образа прошлого, „мест памяти“ по терминологии французского исследователя Пьера Нора. Исследованием механизмов формирования этих образов мы будем заниматься на конкретном историческом материале».

Проект сотрудников топонимической лаборатории при кафедре русского языка и общего языкознания ИГНИ УрФУ предполагает историко-лингвистическое и лингвоэтническое изучение Волго-Двинского междуречья и Белозерского края на основе языковых материалов. Исследование поможет понять, как проходило расселение и миграции дорусского (финно-угорского) и русского населения европейского севера России (ставшего и одним из источников заселения Урала), поможет уточнить этноязыковую карту Русского Севера и создать такую карту для Верхнего Поволжья.

В Физико-технологическом институте конкурс госзаданий выиграли три группы ученых. Проект «Дефектная структура, возбужденные состояния и конверсия излучения УФ-ИК диапазона в разупорядоченных оксидах РЗЭ с пониженной размерностью» реализуется под руководством руководителя лаборатории «Перспективные углеродные материалы», доцента кафедры физических методов и приборов контроля качества Анатолия Зацепина. Ученые планируют создать новые материалы для устройств преобразования электромагнитного излучения. Эти инновационные технологии помогут создать устройства нового поколения с высокой эффективностью, быстродействием для преобразования, хранения и обработки информации (лазеры, светодиоды, дисплеи, конвертеры, солнечные ячейки и др.).

«Особенность данного проекта — мы используем комплекс экспериментальных методов, включая такие, как электронная, рентгеновская, оптическая спектроскопия, инфракрасная, магниторезонансая методика и т.д., — поясняет Анатолий Зацепин. — Особенностью проекта является также то, что конверсия излучений обусловлена тем, что в результате при преобразовании одного вида излучения в излучение другого энергетического диапазона происходят большие потери энергии. И задача в том, чтобы понять механизмы, закономерности превращения излучений и обеспечить методы управления и уменьшения этих потерь до какого-то минимума».

Второй проект исследователей ФТИ — «Диагностика структурных особенностей локального окружения ядер Fe-57 в микро- и наноразмерных системах живой и неживой природы методом мессбауэровской спектроскопии с высоким скоростным разрешением». Группу ученых возглавляет главный научный сотрудник кафедры экспериментальной физики Михаил Оштрах. Коллектив изучает взаимосвязь особенностей структуры, физических параметров и свойств вещества при помощи мессбауэровской спектроскопии как наиболее чувствительного метода диагностики состояния ядер Fe-57, который отражает особенности структуры их локального окружения в различных железосодержащих объектах.

«В нашем университете самый точный в мире мессбауэровский спектрометр, соответственно, мы можем получать данные на порядок точнее, чем в любой другой лаборатории мира», — говорит Михаил Оштрах.

Руководителем третьего проекта — «Экспериментальное моделирование структурной и спектральной эволюции вещества внеземного происхождения при ударных, тепловых и радиационных воздействиях» — является ведущий научный сотрудник кафедры физических методов и приборов контроля качества, член Комитета по метеоритам РАН, член Международного метеоритного общества Виктор Гроховский. Под его руководством группа ученых будет изучать физические свойства веществ внеземного происхождения, искать диагностические критерии потемнения в спектрах отражения, позволяющих дистанционно распознавать класс астероидов, в том числе и астероидов, сближающихся с Землей. Иными словами, перед учеными стоит две задачи: определить свойства веществ внеземного происхождения и составить классификацию малых тел по спектрам отражения.

«Наш университет единственный, где для исследования имеется несколько видов внеземного вещества: метеориты, лунный грунт, космическая пыль, — рассказывает Виктор Гроховский. — Обладая большим запасом, мы можем смоделировать некоторые воздействия, как распознавать тип вещества, который угрожает нам или на который будут планировать сесть разработчики космических ресурсов».

Одиннадцатый проект, получивший господдержку, — «Разработка теоретических основ и способа моделирования отраженных от различных типов земной поверхности радиолокационных сигналов для систем дистанционного зондирования Земли в координатах дальность-скорость (дальность-доплер)» разрабатывается сотрудниками ИРИТ-РтФ. Под руководством директора научно-исследовательского центра радиоэлектронных систем летательных аппаратов, доцента департамента радиоэлектроники и связи Владимира Важенина группа ученых будет моделировать ситуации с испытанием средств навигации.

«Более 40 лет совместно с промышленными партнерами мы занимаемся исследованием и созданием средств навигации для всех аппаратов, которые сегодня летают: пилотные, беспилотные, высотные, низковысотные, — рассказывает Владимир Важенин. — Сегодня существует проблема с роботизированным испытанием: чем более экстремальна ситуация полета, тем сложнее, а иногда и вовсе невозможно испытание. Поэтому моделирование и имитация сигналов актуальная задача».

Проекты, выигравшие конкурс Минобрнауки России, в течение 2017 — 2019 годов в общей сложности получат господдержку почти в 50 млн рублей.