كسينيا باريشنيكوفا– دكتوراه في الفيزياء والرياضيات، باحث في الجامعة الدولية
Metalins والكمبيوتر البصري
- ما التطورات التي تقوم بها حاليًا في ITMO؟ هل هذا نشاط علمي أم عمل في مشاريع؟
- أنا منخرط في العلوم الأساسية ، فهذا لا يعني نتيجة نهائية في شكل منتج في السوق.نعم ، لدينا بعض الأشياء الاختبارية - على وجه الخصوص ، سأذهب هذا الصيف للعمل كمدرس في Sirius ، وهناك سنصنع عدسة معدنية لشبكة Wi-Fi.سنصنعها من كرات ، حجم العدسة حوالي متر.خيار عديم الفائدة إلى حد ما للحياة.التصميم الذي سنختبره مفيد جدا في البصريات.
تتكون المعادن من عدد كبير من الألواح أو الكرات منمن ترتيب الطول الموجي للضوء وتشويه اتجاه ومرحلة الإشعاع الساقط.تسمح محاذاة الألواح بترتيب معين بتركيز الضوء ، مما يحاكي العدسة التقليدية.بمساعدة المعادن ، من الممكن التغلب على حد الحيود ، أي حل الأشياء ، حجموهي أقل من الطول الموجي للضوء المستخدم.
ارءهي مادة مركبة لا يتم تحديد خصائصها من خلال خصائص العناصر المكونة لها بقدر ما يتم تحديدها من خلال بنية دورية تم إنشاؤها بشكل مصطنع.
اتجاهي الرئيسي هو عازلبصريات النانو. هذا هو مجال البصريات النانوية التي تدرس تفاعل الضوء مع الهياكل النانوية المصنوعة من المواد العازلة. لذلك ، هناك القليل من الامتصاص - والفيزياء الأخرى من المعادن.
- أخبرنا عما يفعله ألكساندر خانيكايف في ITMO. كما أفهمها ، قام هو وزملاؤه بإنشاء سطح عازل صناعي.
- نعم ، وفيه انتشار الكهرومغناطيسييمكن أن تكون مدفوعة الأمواج. أنا متورط قليلاً في هذا المجال. قد تعرف أن موضوع العوازل الطوبوغرافية أصبح مشهورًا مؤخرًا. هذا نوع من المواد - عازل في الحجم ، لكنه يمكنه توصيل تيار كهربائي على السطح. لقد نقلنا هذا المفهوم إلى الضوئيات. هذا هو الضوء الذي لا ينتشر في المادة ، لكنه ينتشر على السطح أو من خلال واجهات خاصة على هذا السطح ، الذي نقوم ببنائه بطريقة خاصة. الزملاء يفعلون ذلك. أنا الآن أيضا النظر في المهام الطوبولوجية جنبا إلى جنب مع مكسيم Gorlatch.
- ما هي مجالات التطبيق لمثل هذه الأسطح العازلة؟
"إذا تحدثنا عن الطوبولوجيا ، فهي أكثر من تطبيق بعيد المدى في أجهزة الكمبيوتر الضوئية ، عندما نحتاج إلى التحكم في مسار شعاع على المقياس النانوي ، أي إرسال الطاقة الكهرومغناطيسية على طول مسار ما.علينا إدارة هذه العملية ، وتبديلها ، ولكن حتى الآن هذه مفاهيم نظرية أكثر ، ومن الصعب شرحها بأمثلة حقيقية.
الكمبيوتر البصريجهاز حوسبة افتراضي يتم فيه إجراء الحسابات باستخدام الفوتونات الناتجة عن الليزر أو الثنائيات.
تركز معظم الدراسات على الاستبدالمكونات الكمبيوتر التقليدية (الإلكترونية) إلى معادلاتها البصرية. وستكون النتيجة نظام كمبيوتر رقمي جديد لمعالجة البيانات الثنائية. هذا النهج يجعل من الممكن تطوير تقنيات للاستخدام التجاري على المدى القصير، حيث يمكن دمج المكونات البصرية في أجهزة الكمبيوتر القياسية، وإنشاء أنظمة هجينة أولاً، وفي النهاية أنظمة فوتونية بالكامل.
من الأسهل كثيرًا، على سبيل المثال، التحدث عن المعادنالذي قلته بالفعل. يجد التطبيق في الأجهزة الحديثة التي تحيط بنا. لدينا طلب مسبق لهذه العناصر المعدنية من شركة ترغب في استخدامها في الهواتف الذكية فائقة الرقة، وفي الكاميرات الخاصة بها. توفر العدسات المعدنية دقة جيدة جدًا.
- كيف يمكن للمادة أن تتخيل الأعضاء المريضة؟
- لمسألة الطب في قسمنا تتناسب معجوانب مختلفة. يوجد قسم كامل ، يعمل على تحسين تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي ، بحيث يكون تباين الصورة أعلى ، ولا يمكنك تشعيع الجسم بالكامل ، ولكن منطقة معينة ، بحيث يتناقص وقت التصوير بالرنين المغناطيسي. الآن هذا هو خط بحث ناجح للغاية ، وبدأت تطوراتنا تطبق في المستشفيات.
مجال آخر للبحث هو plasmon.النانوية. يتم استخدامها لتحديد وحتى علاج السرطان. وهي تخترق الجسم ، وتمتص في المنطقة التي يقع فيها الورم ، وعندما نقوم بإشعاع هذه الجسيمات النانوية ، إما يتم إصدار بعض الأدوية هناك أو حدوث تسخين موضعي ، مما يتيح العلاج.
البلورات الضوئية ، التطور والحرباء
– موضوع خطابك في Science Bar Hopping هو الحرباء. ما علاقته بالأمر؟
- في كل مرة أعود إلى بطرسبورغ وأرى هذه الظلال الخمسين من اللون الرمادي ، أفكر في الغابة - كل شيء أخضر ، ملون ، جميل ، طيور الجنة تغني. وهناك حرباء ، والتي تريد وتغيير اللون. ولماذا يستطيع أن يفعل ذلك ، ونحن ، الشعب ، لا؟ لمعرفة ذلك ، نحتاج أن نتذكر كل ما قيل لنا في المدرسة والجامعة ، والإجابة على السؤال الأساسي: من أين يأتي اللون؟
- ومن المعروف أن اللون يأتي من الضوء.
- نعم ، وأول ما يعني - اللون الأبيض بالفعليحتوي على كل ألوان قوس قزح. بعد نصيحة Newton أو Pink Floyd group (يضحك) وباستخدام أدوات بسيطة مثل المنشور ، يمكننا نشر الضوء الأبيض في الطيف. تتميز الموجة ، كما هو معروف ، بفترة - وتتميز موجات الألوان المختلفة بفترات مختلفة: اللون الأزرق أطول بقليل من اللون البنفسجي ، وهكذا.
غلاف بينك فلويد للألبوم - الجانب المظلم من القمر
أعيننا مرتبة بحيث تعطي إشارات مختلفة.في المخ ، عندما يصل الضوء على شبكية العين بطول 600 نانومتر أو 400 نانومتر ، على سبيل المثال. لكي نتعرف على شبكية العين لدينا ، لا نحتاج إلى فوتون واحد أو كمية من الضوء ، ولكن ليس أكثر من ذلك بقليل. في الليل ، يسقط الضوء أيضًا على شبكية العين ، لكن يمكننا فقط رؤية الخطوط العريضة للكائنات. في الليل ، كما تعلم ، كل القطط رمادية. مع نقص كثافة الإشعاع ، فإننا نميز فقط عندما تكون الأجسام أفتح أو أغمق.
عندما يسقط الضوء على كائن ما ، سطحهيمتص شيئا. على سبيل المثال ، قد تمتص القط الأزرق. ثم سوف تنعكس البرتقالي والأحمر على شبكية العين لدينا. لأن الأزرق والبرتقالي هي مجانية. على سبيل المثال ، الكلوروفيل أخضر لأنه يمتص الضوء الأحمر والأزرق.
ومن ناحية أخرى، لدينا الدهانات التي نحنيمكننا إعادة تلوين الأشياء. ولكن هذا لا يجعل من الممكن تغيير اللون كما تفعل الحرباء - بناء على طلبها. ولكن ما الذي يجعل الدهانات والأصباغ مختلفة في اللون؟ من المحتمل أن يكون شيئًا على المستوى الجزيئي أو الذري. وبما أن هناك العديد من الجزيئات، فإن هناك العديد من التحولات فيها. وهذا يعني أن أي اختلاف بسيط في مستويات الطاقة يؤدي إلى إمكانية تغيير خصائصه بشكل جذري. إذا كان المستوى المثار يتخلف عن مستوى الأرض بمقدار طاقة الفوتون الساقط بالضبط، تحدث "معجزة" ويصبح الجزيء ملونًا.
حرباء
قد تظن أن الحرباء ذات لونين أخضر وأحمر بسبب وجود أصباغ متطابقة. وربما يتغير لونه لأن الميلانين، على سبيل المثال، قادر على الانتشار في جميع أنحاء الخلايا.
- لكن هل هذا غير صحيح؟
- نعم ، اتضح أن الحرباء لا تحتوي على صبغة خضراء على الإطلاق ، ولكن لا يوجد سوى أصفر حيث يكون لونه أخضر وأحمر قليلاً.
- وكيف يفعل ذلك - تغيير الألوان؟
- وهنا نأتي إلى الشيء الأكثر أهمية.الضوء ليس كمًا فحسب، بل موجة أيضًا. وهنا تحتاج إلى فهم الحجم البصري الذي يجب أن يكون عليه الجسم حتى يتفاعل بشكل فعال مع الضوء كموجة. يجب أن يكون الجسم متناسبًا مع الطول الموجي. هذا هو المكان الذي نأتي فيه إلى مفاهيم تكنولوجيا النانو والهياكل النانوية.
هنا يمكنك التحدث عن اللون الهيكلي ، والذيهناك ثلاثة خيارات. الحالة الأولى هي عاكس متعدد الطبقات ، سلسلة من الأفلام الرقيقة المتراكبة على بعضها البعض. على سبيل المثال ، يشبه البنزين المسكوب على الأسفلت عادة بقع قوس قزح بسبب التداخل ، لأن الضوء لا ينعكس فقط من الخارج ، ولكن أيضًا من الداخل أيضًا. الحالة الثانية هي صريف حيود ، على سبيل المثال ، قرص مضغوط نلاحظ عليه أوامر الحيود وصيغ اللون. لكي تتفاعل الشبكة بشكل فعال مع الضوء ، يجب أن تكون فترتها متعددة من فترة الموجة الخفيفة. وهذا هو ، هناك صلة مباشرة بين معلمات المواد ولونها. الحالة الثالثة هي بلورة ضوئية ثلاثية الأبعاد ، على سبيل المثال ، أوبال. ولكن في الواقع ، هذه هي كل حالة واحدة - بلورة ضوئية ، ولكن اعتمادا على بعدها.
الكريستال الضوئية- بنية الحالة الصلبة مع ثابت العزل الكهربائي المتغير بشكل دوري أو عدم التجانس، والتي تكون فترةها قابلة للمقارنة مع الطول الموجي للضوء.
بالنسبة إلى البلورات الضوئية ، وكذلك بالنسبة إلى البلورات العادية ، هناك "مناطق محظورة". هذا هو ، بالنسبة لبعض طاقات الفوتون ، ينعكس الضوء - عازل فوتون ، وعلى العكس من ذلك ، موصل الفوتون.
في الطبيعة ، غالبا ما توجد البنى النانوية - هذاالفراشات ، وخاصة الطاووس الاستوائي ، أفروديت (فأر البحر) ، تعيش على قاع البحر ، القرد ، النباتات ، وأخيرا الحرباء. البلورات الضوئية تحت جلده. تبعًا لحالتها ، تتغير فترة هذه البلورات ، وبالتالي يختلف الطول الموجي للضوء الذي تتفاعل معه أيضًا. في الطبقة العليا من الجلد من الحرباء يقع فقط الصباغ الأصفر. ثم تعكس تلك البلورات الضوئية نفسها ، في الحالة الطبيعية للحرباء ، اللون الأزرق. اللون الأزرق للبلورات الضوئية مع الألوان الصفراء يشكل اللون الأخضر جداً للحرباء. ومن المثير للاهتمام ، هناك طبقة أخرى تحت طبقة هذه البلورات الضوئية - أكثر فصلًا. وهي مصممة لتعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء حتى لا ترتفع درجة حرارة الحرباء. في جوهرها ، خلقت الطبيعة في عملية التطور هياكل مثالية ، والتي ، لسوء الحظ ، لا يمكن للبشر الوصول إليها في مثل هذا الكمال ، على الرغم من أننا نحاول نسخ هذا في الطبيعة.
"لماذا يجب عليّ أن أتطرق بالكامل إلى حياتي الشخصية من أجل العلم"
- في Science Bar Hopping من المستغرب أن العديد من العلماء المدعوات. وماذا عن الفريق في كليتك؟ العديد من الفتيات هم فيزيائيون؟
- لدينا الكثير من الفتيات.ولا أحد يعتقد حتى أن هناك مشكلة ما بين الجنسين أو عدم المساواة. كل شيء جيد جدا وإيجابي. لم أواجه تمييزًا أبدًا، إذا كان سؤالك يتضمن هذه التفاصيل بالذات.
- وعند اختيار المهنة ، لم يقل الآباء أو الأصدقاء: إلى أين ذهبت ، الفيزياء ، البصريات ، الرعب؟
- لدي عائلة تكون فيها والدتي مهندسة وأبي -دكتوراه ، جدة - أيضا مهندس. تم تعليم جميع النساء في الأسرة ، لذلك بالنسبة لنا هو أكثر من المعتاد. كنت مجبراً قليلاً على السير بهذه الطريقة. لكن على الرغم من ذلك ، عند اختيار مهنة ، كان هناك الكثير من الشكوك.
على سبيل المثال ، قابلت الرأي القائل بأن الناسيجب على العلوم التضحية بحياتهم الشخصية. وإذا كان من المفترض أن يقوم الرجل بذلك ، فإن المرأة ليست كذلك. لكنني لا أفهم لماذا يجب عليّ أن أنسى حياتي الشخصية بالكامل من أجل العلم ، وليس فقط أن أعمل مهنتي كمهمة يمكنك من خلالها تحقيق النجاح والنتائج المتميزة.
- لماذا لا يزال هذا النوع من الصور النمطية هو أن المهنة هي الاختيار الخاطئ للمرأة؟
- حسنا ماذا يمكن أن أقول؟لدينا مجتمع أبوي. ولكن إذا تحدثنا عن سبب عدم قدرتنا على الابتعاد عنها بهذه السهولة، فإن المشكلة تكمن في الموقف تجاه المرأة. تلد النساء أطفالا، في كثير من الأحيان يتم تركهن بمفردهن، كقاعدة عامة، لا يوجد دعم، وغالبا ما لا يتم توظيف الأمهات الشابات.
لذلك ، يميل الآباء لحماية الفتاة ،قم بإعداده: يجب أن تكون زوجة صالحة حتى لا ينتهي بك الأمر في هذا الموقف. لكن بالطبع ، لست مستعدًا لإدانة جميع الناس بمثل هذه المواقف. لكن يبدو لي أن دعم الدولة يجب أن يكون أكبر وأقوى ، خاصة بالنسبة للنساء اللائي يرغبن في إنجاب أطفال. على سبيل المثال ، ليس لدي طفل بعد ، لكنني أريد أن أنجب أطفالًا في المستقبل ، وآمل أنه بسبب هذا ، لن أضطر إلى ترك العلم.
- ما رأيك في حقيقة أن النساء في بعض البلدان يتم دعمهن بشكل خاص في العلوم ، على سبيل المثال ، من خلال المنح ، حتى لو لم يقمن بأي شيء رائع؟ هل هذا تمييز عكسي؟
- بالطبع. وهذا ليس جيدًا جدًا.من الأهم بكثير في مرحلة رياض الأطفال والمدرسة، عندما تكبر المرأة، إيلاء المزيد من الاهتمام لعملية التعلم، لما يفعله المعلمون ويقولون، بحيث يتم بالفعل استيعاب أفكار المساواة على هذا المستوى.
عندما تكون المرأة قد نمت بالفعل - ثم فجأةاتضح أن العالم لا يزال يتعامل مع رجل وامرأة بطريقة مختلفة - إنه يسبب مشاعر متناقضة. هذا غريب وخاطئ. من ناحية أخرى ، توجد منحة دراسية للعلماء من جامعة لوريال. ما الخطأ في ذلك؟ لا أعرف ، كما يبدو لي ، كتدبير مؤقت لدعم المرأة في العلوم ، هذا أمر طبيعي (إنها منحة ، وليس حصص) ، لكن في يوم من الأيام لن يكون هذا ضروريًا.