Сегодня хотим поделиться сторонним взглядом на Университет ИТМО.

Яли Сунь (Yali Sun) приехала в ИТМО из Китая для продолжения обучения после магистратуры в области нанофотоники. В интервью ученая рассказывает о том, чем процесс обучения в ИТМО отличается от китайских вузов, с какими сложностями сталкивается иностранец, приехавший в Россию по научной работе, и где на практике можно применять разрабатываемые ее группой оптические наноантенны.

Яли, как случилось, что вы выбрали фотонику в качестве основного направления исследований?

Я заканчивала бакалавриат по электронике, а поступая в магистратуру в Уханьской национальной лаборатории оптоэлектроники (WNLO) в Хуачжунском университете науки и технологий (HUST) сменила направление на инженерную оптику. Перед самым окончанием бакалавриата мне удалось поучаствовать в летней школе в WNLO, где меня впечатлили ведущие технологии и специалисты, работающие в этой сфере. Строго говоря, здесь не было полной смены области обучения, поскольку бакалавриат, помимо большого объема знаний по электронике, включал и лекции по оптике. 

А чем именно вы занимались в магистратуре?

Тема моей магистерской работы — «Настройка оптической наноантенны с помощью фемтосекундного лазера и оптическая коммутация на основе электрической метаповерхности (Tuning of optical nanoantenna via femtosecond laser and electrically metasurface-based optical switch)». Мы с коллегами разрабатывали одиночную резонансную наноантенну, оптические свойства которой можно настраивать при помощи корректировки с помощью фемтосекундного лазера. Подобные одиночные элементы — это основа оптических устройств на основе метаповерхностей, в частности коммутаторов и оптических чипов. Поэтому фундаментальные исследования одиночных резонансных наноантенн имеют большое значение. 

Когда и как вы познакомились с Университетом ИТМО? Что повлияло на выбор ИТМО в качестве площадки для докторантуры?

Во время учебы в магистратуре я на год приезжала в Университет ИТМО по обмену — в международную лабораторию нанофотоники и метаматериалов (сейчас это Новый физтех). Здесь я занималась теоретическими исследованиями совместно с коллегами из Университета и была глубоко впечатлена их пониманием физики и математики. Именно тогда я решила, что после окончания магистратуры в Китае вернусь в ИТМО в аспирантуру, чтобы перейти к практическим исследованиям одиночных резонансных наноантенн (до этого работа Яли включала только теоретические исследования и компьютерное моделирование, — Прим. ред.). 

На физическом факультете ИТМО, где я теперь работаю, не только много опытных теоретиков, но и передовое оптическое экспериментальное оборудование. Техническое оснащение Университета предоставляет широчайшие возможности для численной и экспериментальной проверки оптических свойств наноструктур. Используя эти ресурсы, можно быстрее прийти к реальным приложениям.

Пришлось ли столкнуться с какими-то трудностями, когда вы только приехали в ИТМО?

Я начала работать в Университете ИТМО в 2015 году. В то время административный состав нашего вуза был в основном русскоязычным, включая менеджера международного офиса и общежития. Было очень сложно разобраться с документами и другими вопросами. Тогда с этим удалось справиться благодаря коллегам. С их помощью я прошла через все бюрократические процессы и начала получать удовольствие от работы в университете.

Расскажите, пожалуйста, подробнее о своей текущей работе?

Мою исследовательскую работу можно разделить на две части фундаментальные исследования и прикладные разработки в области биологии (детектирование).

В рамках фундаментальной части я исследую линейные и нелинейные оптические свойства резонансных наноструктур:

• Advanced Functional Materials 32 (12), 2109258, 2022;

• JETP Letters 115 (4), 186-189, 2022; 

• Science Bulletin 66 (3), 250-256, 2021; 

• Optical Materials Express 10 (1), 29-35, 2020; 

• Laser & Photonics Reviews 13 (2), 1800274, 2019; 

• Annalen der Physik 529 (3), 1600272, 2017] 

Полученные теоретические результаты можно уже сейчас использовать на практике, например для измерения геометрии или фазы материала при помощи фемтосекундного лазера или печати защитных этикеток.

В прикладных исследованиях мы в большей степени концентрируемся на реальных проблемах, с которыми сталкиваемся в повседневной жизни. Специальная функционализация наноструктур позволяет улавливать различные аналиты, что в свою очередь приводит к изменению оптического отклика системы.

• Advanced Materials, 2211363, 2023; 

• Matter, 5 (6), 1865-1876, 2022; 

• Advanced Materials Interfaces, 9 (10), 2102164, 2022; 

• Angewandte Chemie, 133 (45), 24436-24442, 2021; 

• Nano Letters, 21 (14), 6179-6187, 2021.

Например, напечатанная одномерная дифракционная наноцепочка может использоваться, чтобы различать вирусы Covid-19 и гриппа, регистрируя изменение цвета рассеяния обычным смартфоном. Эта серия работ получила приз за лучший постер на конференции NanoP 2022 в Париже.

Важна ли команда для вашей работы? Как бы вы оценили Вашу исследовательскую команду на Новом физтехе Университета ИТМО?

Команда очень важна в моей работе. В нашей научной группе много аспирантов, постдоков, магистрантов, бакалавров, все мы ведем проекты под руководством Дмитрия Зуева. Мы всегда поддерживаем друг друга в лабораторных экспериментах, численном моделировании и так далее. Кроме того, у меня есть небольшая подгруппа, состоящая из двух магистрантов (Юлия Михайлова, Артем Кузьмин) и трех бакалавров (Богдан Богданов, Павел Сенюшкин, Георгий Змага). Все студенты достаточно мотивированы и активно участвуют как в исследовательских проектах по численному моделированию, так и в обычных экспериментах. Без их усилий я не смогла бы далеко продвинуться в исследовательских проектах и подать заявку на российский грант. Наша команда лучшая!

Чем Университет ИТМО отличается от предыдущих учебных заведений, с которыми вы сталкивались?

На мой взгляд, основное отличие Университета ИТМО от китайских вузов заключается в количестве студентов на одной лекции. Как правило, в ИТМО на специализированных лекциях обучается менее 30 студентов. В Китае же на таких занятиях может быть более 100 студентов, а на общих курсах, вроде математики — более 200 человек. И это существенно сказывается на формате общения.

Учитывая небольшую аудиторию, преподаватели ИТМО могут обсудить тему со всеми студентами и получить прямую обратную связь непосредственно во время лекции. Выпускные экзамены в ИТМО также проходят устно в общении между преподавателем и студентами. В Китае все устроено иначе — из-за большого количества студентов на лекциях лишь немногие из них могут активно участвовать в обсуждениях. А выпускной экзамен сдается в письменной форме — студенты отвечают на вопросы на бумаге. 

Сталкиваетесь ли вы с какими-то языковыми сложностями при работе в России?

Честно говоря, да. Сейчас я без особых проблем работаю на физико-техническом мегафакультете в основном на английском языке. Но во время учебы в аспирантуре некоторые лекции были на русском, и мне было довольно сложно найти материалы для подготовки к выпускному экзамену.

После того как я стала постдоком, вопрос с лекциями отпал, но стало сложнее с оформлением документов. Заявки на все исследовательские гранты подаются на русском языке. Для меня, как и для многих других иностранцев, это непросто.

Над чем вы работаете сейчас? В каком направлении вы планируете развиваться?

В настоящее время я работаю над “зелеными” биосенсорами, построенными на основе напечатанных наноструктур. Эта тема — продолжение моей диссертации, посвященной исследованию резонансной оптической наноантенны, которое развивает предложенные в ней идеи в направлении применения в биосенсорах.

Насколько я знаю, вы получили грант от Российского научного фонда? Какие исследования проводятся в рамках этого гранта?

Да, я выиграла конкурс исследований научных групп под руководством молодых ученых (2022-2025 гг., 6 млн в год) от Российского научного фонда. Тема гранта: «Управление оптическими свойствами резонансных металл-диэлектрических наноструктур через проектирование ближнепольного взаимодействия».

Проект включает три типа резонансных металлодиэлектрических наноструктур с сильным ближнепольным взаимодействием. Сейчас завершены исследования генерации второй гармоники ближнего поля для первого типа наноструктур. Параллельно мы готовим образцы еще для двух категорий металлодиэлектрических наноструктур.

Российский научный фонд требует годовой отчет каждый год, поэтому работы, запланированные на первый год исследований, надо завершить к июню 2023 года.

Какое техническое оснащение необходимо для этих исследований?

В первую очередь необходимо оборудование для изготовления наноструктур различными методами — литографией, химическим осаждением из паровой фазы, плазменным травлением и т. д. Также нужны инструменты для изучения морфологии образцов (сканирующая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия) и, конечно же, оборудование для построения оптических экспериментов (галогенная лампа, объективы, спектрометры с ПЗС-камерами, фемтосекундный лазер NIR, гелий-неоновый лазер и др.).

Как долго вы планируете работать в ИТМО?

Планирую остаться в университете еще на два года, чтобы закончить исследовательский план по гранту РНФ. Это очень интересная тема, которая заложит основу для разработки в будущем разнообразных биосенсоров на основе оптических наноантенн.

После окончания гранта хотела бы найти работу в Китае, чтобы расширить исследования в том же направлении, решая новейшие проблемы и разрабатывая технологии, которые можно применить на практике.