Даешь гипотезу! Сырье для получения сверхпрочных материалов от одиннадцатиклассницы

Диплом лауреата Российской научно-социальной молодежной программы «Шаг в будущее» присужден в Москве в апреле этого года ученице 11-го класса Югорского физико-математического лицея Юлии Газизовой за высокие результаты в научных исследованиях. Юля выполнила работу «Атомно-силовая микроскопия продуктов горения углеводородов».

О чем же эта работа и как она могла быть выполнена пусть в специализированной, профильной, но все-таки средней школе? Лицей расположен в одном здании с Югорским НИИ информационных технологий и его научным подразделением – Югорским центром нанотехнологий. Благодаря этому ученики лицея имеют возможность знакомиться с новейшим оборудованием и принимать участие в реальных научных исследованиях. Это происходит уже не один год.

Под руководством кандидата физико-математических наук Сергея Орлова ученица лицея Юля Газизова участвовала в решении конкретной научной задачи – изучении морфологии и физико-химических свойств наночастиц в продуктах горения попутных газов. Проблема использования попутного газа при добыче нефти в Югре решается путем создания газоконденсатных предприятий. Однако попутный газ продолжают сжигать в топках и факелах, при этом выделяется большое количество микрочастиц сажи, которые разносятся ветром на большие расстояния. Для расчета и проектирования факелов, топок и фильтрующих систем необходимы точные сведения о таких микрочастицах. Юлия не только исследовала наночастицы продуктов горения, но и провела расчеты геометрии «дефектного» графитового слоя методом молекулярной механики. Полученные результаты позволяют надеяться, что продукты горения в факелах со временем могут стать источником нанотрубок – важного сырья для получения современных сверхпрочных материалов.

Не парадоксально ли, что новейшими технологиями овладевают именно школьники? Безусловно, одна из важнейших задач, стоящих перед современным российским обществом, – диверсификация экономики, то есть переход к такой экономической стратегии, при которой существенным источником доходов страны становится не ее минерально-сырьевая база, а интеллектуальный продукт – продукт высоких технологий. Являясь одним из наиболее перспективных научно-технических направлений, нанотехнологии в XXI веке могут стать предпосылкой новой промышленной революции.

Однако все эти заманчивые перспективы могут быть реализованы только при наличии соответствующей материально-технической базы и высококвалифицированных специалистов, способных решать поставленные перед ними задачи в данной области исследований. Таким образом, формирование нового кадрового потенциала становится одним из приоритетных направлений российского образования.

Для решения данной задачи в стране были созданы специализированные центры. В 2005 году такой центр нанотехнологий появился в Ханты-Мансийске в Югорском научно-исследовательском институте информационных технологий.

Начиная с 2007 года для учеников физматлицея сотрудниками центра нанотехнологий ЮНИИТа был организован спецкурс по основам нанотехнологий. Так родилась научно-исследовательская работа Газизовой.

Кроме того, при участии Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и Фонда поддержки образования и науки (Алферовский фонд) фирмой НТ-МДТ был разработан базовый прибор для научно-образовательного процесса в области нанотехнологий NanoEducator.

С появлением комплекта таких приборов в Югорском государственном университете школьники получили возможность приобретения навыков практической работы со сканирующим зондовым микроскопом. На первоначальном этапе десятиклассники получили общие представления о нанотехнологиях и перспективах их внедрения в практику. На практических занятиях ребята научились подготавливать специальные зонды, необходимые для работы СЗМ, освоили программное обеспечение, управляющее работой микроскопа, поэтапно осваивают различные методики силовой зондовой микроскопии, а также самостоятельно получили свое первое атомно-силовое изображение поверхности образца.

Работой ребят руководят сотрудники Югорского государственного университета – доктор физико-математических наук Павел Гуляев и кандидат физико-математических наук Ирина Милюкова, а также преподаватель ЮФМЛИ кандидат физико-математических наук Иван Пачин.

Ребята проводят серьезные изыскания. Они не боятся браться за задачу. Необязательно исследовательскую – даже житейскую. Уже в стенах физматлицея их приучили оценивать результаты. В основе работы этой школы, которую возглавляет Валерий Чуваков, многолетний опыт известных физико-математических школ Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска. Профиль лицея – углубленное изучение точных наук. А хобби – научный поиск. Здесь главное создать гипотезу. И она повлечет за собой исследование.

– Откуда взялась путаница с определением проекта и исследования? – удивляется заместитель директора по научно-методической работе лицея Александр Мануйлов. – Для проектов характерен четко обозначенный с самого начала результат деятельности участников проекта. Причем этот результат обязательно ориентирован на социальные интересы самих участников (газета, документ, видеофильм, звукозапись, спектакль, программа действий, проект закона, справочный материал). Такой проект требует хорошо продуманной структуры, даже сценария всей деятельности его участников, участия каждого в оформлении конечного продукта. Здесь особенно важна хорошая организация координационной работы, корректировки совместных и индивидуальных усилий в организации презентации полученных результатов и возможных способов их внедрения в практику, организация систематической внешней оценки проекта. Проект – решение практической задачи с заранее известным результатом. Изыскание же – деятельность, связанная с решением учащимися творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением.

Получив новые знания, ребята не боятся использовать их при выполнении интересных проектов и научно-исследовательских работ, которые, как показал опыт, могут быть удостоены самых высоких наград на конкурсах не только регионального, но и всероссийского масштаба. Кроме того, полученные знания в совокупности с глубокими знаниями по математике, физике и информатике позволят более уверенно чувствовать себя при выборе своей будущей профессии.