В честь Дня российской науки на площадке Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) саратовцы послушали эфир о лазерном структурировании наноматериалов, сыграли в интеллектуальную игру и узнали, как титан используется в медицине.

День российской науки начался с радиоэфира совместно с радиостанцией «Серебряный дождь». Public Talk был посвящён лазерному структурированию наноматериалов будущего. Спикером стала Ольга Глухова – профессор, д. ф. м., член-корреспондент Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, заведующая кафедрой радиотехники и электродинамики Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Чтобы ввести слушателей в тему, первым делом Ольга Глухова рассказала о том, что существует не только лазер, но и мазер: «Лазер – это оптический диапазон, инфракрасное или ультрафиолетовое излучение. А мазер – такой же генератор излучения, но только на других длинах волн – микроволновых. Как у СВЧ-печи – у неё те же длины волн, которые генерирует мазер».

Но в нанотехнологиях сегодня активно применяют именно лазер. Сами наноматериалы имеют различную структуру: 1D – это карбоновые нити, 2D – это графен (прочное полотно из углерода толщиной в один атом). Для создания новых, гибридных структур уже в 3D используют лазерную наносварку. Расчёты для них производят в том числе в Саратовском научно-исследовательском университете.

Применение у новых трёхмерных структур широкое. Ольга Глухова рассказала о гибких аккумуляторных батареях для телефонов, а также подробнее остановилась на электронных устройствах на наноструктурах: «На наноструктурах уже создают прозрачные гибкие экраны. Они испытывают растяжение до 100%, при этом практически не изменяя электропроводимость. И это уже полноценные плёнки размерами в несколько сантиметров».

Гибкая, носимая или нательная электроника активно может использоваться в медицине, в том числе для создания биосовместимых материалов, например, для устранения разрывов на сердце. Эти исследования уже проводятся в Медицинском университете имени Сеченова (г. Москва). Очень успешное и перспективное исследование – восстановление хрящевой ткани суставов с помощью матриксов из наноструктур и белков, которые стимулируют рост хрящевой ткани, а сами постепенно выводятся из организма.

«Весь мир сейчас идёт в направлении поиска новых материалов. И материаловедение во главе всего, потому что каждый новый материал – это какие-то новые возможности».

Завершила своё выступление Ольга Глухова рассказом о платформе «Квазар». Это электронная отечественная программа для научных вычислений в области нанотехнологий, разработанная саратовскими учёными. В перспективах «Квазара» – адаптация программы для игрового обучения школьников физике и химии.

Посмотреть полную запись эфира можно в группе ИЦАЭ Саратова во ВКонтакте: https://vk.com/wall-100927662_2442

В конце дня для гостей ИЦАЭ Саратова прошла лекция «Титан – «философский камень» в медицине» от доктора технических наук Александра Фомина. Заведующий кафедрой «Материаловедение и биомедицинская инженерия» СГТУ имени Гагарина Ю.А., член Российского Национального комитета по теоретической и прикладной механике (при РАН), действительный член Академии электротехнических наук Российской Федерации рассказал о том, как делают титановые имплантаты: «Структуру имплантата подбирают под конкретную ткань, к которой он устанавливается. Не химический состав должен обеспечивать взаимодействие имплантата с тканью, а структура и наличие биосовместимого компонента. Имплантат должен выдержать нагрузку и стимулировать за счёт своей геометрии обрастание костной тканью».

При производстве титановых имплантатов используются сочетания с различными элементами: биокерамикой, танталом, карбонитридами. Выбор покрытия зависит от того, где будет расположен имплантат, но оно всегда должно быть биоактивным – то есть стимулирующим разрастание костной ткани. Наносят покрытие разными способами: плазмой, индукционно-термической обработкой, электроискровым легированием, вакуумным распылением, химико-термической обработкой. «Покрытие имплантата, которое устанавливается в кость, должно сохраниться как можно дольше. Твёрдые и сверхтвёрдые материалы с этой задачей могут справиться на поверхности мягкого пластичного титана», – рассказал Александр Фомин.

Вместе с гостями «ИЦАЭ OPEN“ спикер обсудил и сложности адаптации организма к имплантату: заменённый участок ткани уже не будет отдавать сигналы в мозг так же, как наша биологическая ткань. Однако спустя время человек (как суперадаптивный организм) приспосабливается к новым условиям и ориентируется уже с помощью других биорецепторов. «Но стоит понимать, что лучше естественного органа ничего нет. Даже если он немного болит, лучше его лечить консервативными методами. Но в случаях, когда это невозможно, применяется реабилитация за счет эндопротеза», – подвёл итоги Александр Фомин.

«ИЦАЭ OPEN» — проект сети ИЦАЭ. Еженедельно в 18 регионах страны Информационные центры становятся открытыми площадками, на которых любители интеллектуального досуга могут пообщаться с учёными, сыграть в интеллектуальные и настольные игры, стать зрителями научно-популярных ток-шоу и участниками мастер-классов.

Все мероприятия сети ИЦАЭ бесплатные.