Стать профессионалом в области фотоники и лазерных технологий, работать над новыми материалами, устройствами и лазерной доставкой лекарств или придумать собственный проект и вывести его рынок? В Институте лазерных технологий ИТМО можно не выбирать, а заниматься всем сразу. Подразделение запустилось осенью прошлого года и работает на базе трех лабораторий ИТМО. Какие задачи оно решает и какие возможности предлагает студентам, рассказываем в материале.
Как появился Институт лазерных технологий
Институт лазерных технологий ведет свою историю с 1963 года. Именно тогда специалист в теории электромагнитного поля и его взаимодействия с электронными пучками Константин Крылов организовал на базе ЛИТМО первую в СССР кафедру квантовой электроники. Двумя годами позже его ученик, а сейчас научный руководитель Института лазерных технологий ИТМО,Вадим Вейко создал первую университетскую лабораторию лазерных технологий, а в 1988 году и кафедру лазерных технологий. Позже оба подразделения переименовали. Кафедра квантовой электроники стала кафедрой лазерной техники и биомедицинской оптики, а кафедра лазерных технологий ― кафедрой лазерных технологий и экологического приборостроения. Вплоть до 2015 года они развивались независимо, а затем объединились.
Но рынок и, соответственно, требования к выпускаемым специалистам постоянно меняются. Если раньше специалисту было достаточно знаний в какой-то конкретной узкой области, то последние десять лет ему нужно развиваться сразу в нескольких направлениях. Поэтому, чтобы готовить междисциплинарных специалистов и научных сотрудников с широким набором знаний и навыков, в 2022 году из факультета наноэлектроники физико-технического мегафакультета (ФТМФ) вырос Институт лазерных технологий (ИЛТ). Кроме международной научной лаборатории лазерных микро- и нанотехнологий в нем сформировались лаборатория биомедицинских лазерных технологий и лаборатория производственных лазерных технологий.
«Сейчас рынку нужны специалисты с разными компетенциями, которые могут делать всё. Разработать, починить или усовершенствовать лазер, изобрести новую технологию или модифицировать известную, в крайнем случае, знать, где можно найти нужную, и применять лазеры для решения разных задач — от резки титана до создания наноструктур и метаповерхностей. В едином коллективе студенты могут не выбирать, хотят ли они заниматься лазерной техникой или технологией, а попробовать сразу всё. К тому же вместе мы можем эффективнее видеть “горячие” точки науки и техники, быстрее находить применение научным разработкам и выводить их на рынок и внедрять в промышленность», — рассказывает Вадим Вейко.
Как получить интересную и востребованную профессию
Бакалавриат. Студенты ИЛТ могут выстраивать индивидуальную траекторию обучения ― это помогает им сразу определиться с будущей профессией и сконцентрироваться на профильных дисциплинах. На выбор в бакалавриате «Лазерные технологии» дается сразу несколько треков:
- «Я исследователь». Это направление поможет понять, какими передовыми исследованиями занимается подразделение и с чего начать научную карьеру.
- «Я инженер». Трек полезен тем, кто хочет в будущем работать с индустриальными заказами и на производстве с применением лазеров.
- «Я предприниматель» подойдет тем, кто хочет превратить свою разработку в стартап.
- «Я художник» предназначен для тех, кто намерен объединить лазерные технологии и Art&Science.
«Если студенты хотят учиться в области фотоники и лазерных технологий, мы предоставим им полную возможность для реализации своих идей. Для этого мы рассказываем о научных проектах и привлекаем студентов к научно-исследовательской работе по грантам и проектам от индустрии. Также мы организовали специальные образовательные блоки ― “майноры” по soft skills и предпринимательству, если в будущем студенты захотят запустить свой стартап», — подчеркивает старший научный сотрудник ИЛТ, руководитель образовательной программы бакалавриата «Лазерные технологии» Максим Сергеев.
При этом независимо от направления все студенты получают базовую техническую и инженерно-техническую подготовку. На первых двух курсах бакалавриата они знакомятся с лабораториями ИЛТ и будущей профессией. Следующие два года студенты слушают специализированные курсы и проводят исследования в лабораториях и на предприятиях индустриальных партнеров программы. Так они получают опыт работы с настоящим лазерным и научно-исследовательским оборудованием, а также могут принять участие в выполнении реальных индустриальных заказов. А магистранты и аспиранты, в свою очередь, могут попробовать себя в роли их научных наставников.
Магистратура. В магистратуре «Лазерные технологии» студенты на более глубоком уровне изучают профильные дисциплины. Доступно три специализации.
- «Лазерные микро- и нанотехнологии». Здесь студенты исследуют физико-технические основы лазерных технологий, а также их научные и высокотехнологичные применения.
- «Лазерные биомедицинские технологии». Специализация подойдет тем, кто интересуется лазерами и биомедициной (лазерной хирургией, косметологией, стоматологией, офтальмологией и многим другим).
- «Промышленные лазерные технологии». Уже со второго семестра студенты, выбравшие эту специализацию, могут поработать с реальными прикладными задачами и познакомиться с потенциальным работодателем еще до окончания обучения, разработав для него конкретные технологические решения и защитив свой проект как диплом.
Найти индустриального партнера для своего стартапа, стажировку и работу можно параллельно с обучением. Для этого в ИЛТ в том числе организован специальный формат ― Public talk: сотрудничество науки и бизнеса. На таких регулярных встречах студенты и сотрудники ИЛТ в формате мини-встреч обсуждают идеи и проекты с представителями компаний. Среди спикеров недавнего мероприятия — лаборатория гибкой электроники «ФлексЛаб», дистрибьютор лазерного технологического оборудования «Лазертех», производитель зарядных станций для электромобилей «Яблочков».
После выпуска специалисты могут претендовать на разные позиции в компаниях: от инженеров-конструкторов до операторов лазерного оборудования и технологов по лазерной обработке материалов.
Аспирантура. Также выпускники могут продолжить обучение в аспирантуре по одному из направлений:
- «Фотоника»
- «Лазерная физика»
- «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы»
Вместе со студентами бакалавриата и магистратуры аспиранты ИЛТ развивают существующие грантовые проекты и создают новые. Для них тоже организованы разные форматы взаимодействия, которые помогают получить поддержку и оценку исследования от экспертного сообщества. Один из них ― семинары «Спроси у Вейко»:
«В узком кругу научные руководители и специалисты (из ИТМО и других организаций) обсуждают исследование аспиранта и делятся идеями, как можно улучшить работу. Например, как доказать гипотезу или как объяснить, почему получился именно этот результат в опыте. Вдобавок встречи помогают аспиранту вовремя готовиться ко всем этапам написания диссертации и быть уверенным, что он идет в правильном направлении», — отмечает заместитель директора и куратор аспирантов ИЛТ Ярослава Андреева.
Какие исследования проводятся в Институте
Команда под руководством ассистента, инженера-исследователя ИЛТ Юлии Федоровой вместе с врачами НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова изучают лазерную доставку лекарств для фотодинамической терапии в лаборатории лазерных биомедицинских технологий. Это более быстрый и эффективный способ доставки фотосенсибилизаторов для борьбы с микозами (грибковыми заболеваниями) кожи и ногтей. Противогрибковые мази не всегда могут проникнуть к источнику заболевания, а противогрибковые системные препараты (таблетки) пациенту могут быть противопоказаны. С помощью лазера можно сделать микроскопические отверстия-поры в ногте или коже, затем нанести лекарственный препарат на поверхность биоткани с порами и далее воздействовать лазерным излучением на лекарство для его доставки. По словам авторов проекта, у такой методики практически нет противопоказаний, и достаточно всего 3–4 сеанса, чтобы вылечить микоз.
Также ученые занимаются исследованиями по лазерному наращиванию волос и соединению биотканей слизистой оболочки. Последняя разработка поможет защитить раны на тканях полости рта от заражения после операции.
Научные проекты лаборатории промышленных лазерных технологий посвящены разработке оборудования и технологий для функционализации поверхностей конструкционных и функциональных материалов. С помощью лазерного излучения материалам можно придать дополнительные свойства. Например, сделать их гидрофобными (отталкивающими воду), гидрофильными (притягивающими воду) или придать им смешанные характеристики. С помощью разрабатываемых технологий и оборудования можно улучшить антикоррозионные свойства металлов, защитить их от биообрастания, разработать незапотевающие стекла, медицинские микрофлюидные системы и многое другое.
Кроме того, ученым удалось придумать технологию, которая позволяет создавать титановые имплантаты с биосовместимыми и антибактериальными характеристиками. Эти свойства помогают избежать воспаления биотканей и отторжения имплантата после вживления в челюсть. По этой технологии на заводе Lenmiriot уже производят дентальные имплантаты. А в будущем разработка будет также полезна для проектирования имплантатов для тазовой кости и черепа.
Создание таких имплантатов было бы невозможно без поддержки сотрудников международной научной лаборатории лазерных микро- и нанотехнологий. Вместе с учеными из Австралии, Германии и Франции сотрудники ИТМО изучили, какие свойства нужно придать имплантам, какой должна быть структура поверхности и как лазерное воздействие, химический состав и геометрия поверхности влияет на бактерии биотканей. В итоге исследователи предложили дизайн поверхности импланта, который имитирует структуру костной ткани.
Также в международной научной лаборатории лазерных микро- и нанотехнологий изучают и другие фундаментальные вопросы. Например, как получить размер минимального элемента в топологии тонких пленок меньше длины волны света, какие свойства имеет лазерная плазма, зарождающаяся на границе прозрачной и непрозрачной среды и как использовать ее для обработки прозрачных материалов.
Не только наука, но и бизнес
Есть в Институте и возможности и для тех, кто хочет развивать собственные проекты и стать предпринимателем. Например, в прошлом году аспирантка Екатерина Авилова выиграла грант на миллион рублей в конкурсе «Студенческий стартап». Она развивает собственное исследование по лазерно-индуцированному осаждению меди из глубоких эвтектических растворителей, а теперь вместе с командой стартапа «ЭвтектМедь» будет создавать электронные платы. Их можно использовать для разработки химических сенсоров, гибкой электроники и противокражных RFID-меток со сложными уникальными контурами.
А магистрант второго курса Евгений Прокофьев занимается созданием голографических защитных знаков на поверхности стали. Эта разработка поможет защитить разные устройства, например бытовую технику, от фальсификации. И в отличие от голографических наклеек, использующихся сейчас, защитные знаки будут надежнее и прослужат дольше. Свой проект Евгений планирует защитить как диплом-стартап, а в дальнейшем предложить разработку индустриальным партнерам.
Оформить идеи в проекты и найти бизнес-партнеров студентам также помогает центр трансфера ИЛТ. Если же у обучающихся пока нет идей, а у партнеров Института при этом уже есть запрос на решение конкретной задачи, центр трансфера создаст общую команду, которая выполнит научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы.
«Идея в том, чтобы помочь студентам, которые хотят создать стартапы, и показать им путь от готовой технологии до продукта, который можно внедрить в индустрию. Поэтому, помимо того, что студенческие стартап-команды проходят акселератор ИТМО, мы проводим для них дополнительное бесплатное обучение по запуску и развитию своего дела. На курсе рассказывают, как найти идею, управлять командой, подготовить бизнес-план и многое другое. Также мы готовы поддержать студентов и помочь им разобраться с юридическими и финансовыми тонкостями при создании стартапов», — рассказывает старший научный сотрудник, директор ИЛТ Галина Одинцова.
Но как отмечает Вадим Вейко, важно не только учиться и заниматься проектами и стартапами, но и мечтать. Ведь в Институте лазерных технологий можно воплотить любую мечту, даже если она кажется несбыточной:
«За свою всю жизнь я убедился, что, если о чем-то мечтать, то желание сбудется. Когда-то у меня была мечта идея рисовать картины лазером. Сначала я не знал, с чего начать, и попробовал в уме разные варианты. В конечном счете я пришел к идее, что это можно сделать методом локального лазерного окисления поверхности металла. Другими словами создать управляемые по толщине локальные пленки оксидов, в которых возникают интерференционные цвета. Так и получилась лазерная кисть. Поэтому главное — это мечтать, фантазировать, но и действовать!»