Ученые рассказали, для чего пригодится новосибирский синхротрон СКИФ

Передовой установке найдут множество интересных применений

03.04.2019 в 12:35, просмотров: 3096
Ученые рассказали, для чего пригодится новосибирский синхротрон СКИФ
Концептуальный строительный проект ЦКП СКИФ. План первого этажа основного здания. Источник изображения: пресс-служба ИЯФ им. Будкера СО РАН

Недавно в Новосибирском институте ядерной физики им. Будкера СО РАН состоялось расширенное заседание научно-координационного совета Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (НКС ЦКП «СКИФ»). Ранее мы сообщали, что физический проект комплекса ЦКП «СКИФ» одобрили в Российской академии наук.

«СКИФ» — флагманский проект «Академгородка 2.0», он представляет собой источник синхротронного излучения четвертого класса. Центр коллективного пользования «СКИФ» кроме самого ускорителя включает экспериментальные станции и лабораторный корпус. Первую очередь проекта планируют запустить в 2024 году, примерная стоимость проекта — чуть более 37 млрд рублей.

На заседании в ИЯФ СО РАН ученые обсудили проект синхротрона и обозначили возможные сферы его применения. В частности, установку собираются использовать в ходе исследований по структурной вирусологии и кристаллографии белков, а также в материаловедении и других отраслях.

— Проекты по созданию источников синхротронного излучения (СИ), которые мы сегодня обсуждаем, позволят вывести Россию на передовой уровень в этом направлении. Сейчас в нашей стране есть источники СИ максимум третьего поколения — физики замахнулись на создание четвертого, лучшего в мире, и для этого есть все условия, — считает главный научный сотрудник Международной межправительственной научно-исследовательской организации Объединенного института ядерных исследований, научный руководитель ускорительного комплекса NICA, член-корреспондент РАН Игорь Мешков. — ИЯФ СО РАН, который берется за осуществление проекта ЦКП «СКИФ», всегда был ведущей научной организацией по созданию и развитию источников синхротронного излучения — все, что имеется в России на этом научном фронте, было создано в ИЯФ СО РАН или при его активном участии. Поэтому можно быть уверенными, что проект источника СИ высочайшего уровня будет осуществлен. Техническая и научная стороны проекта, которые мы сегодня обсудили, подтверждают сказанное. В России должна была появиться такая важная инициатива. Мы видим, что научное сообщество Сибири и Урала стоит в очереди на источники СИ ИЯФ СО РАН, есть потребность в установках с более высокими параметрами пучка (жесткость энергии, монохроматичность, когерентность излучения) — в ближайшем будущем ИЯФ СО РАН сможет обеспечить эти условия. Были бы источники, а от пользователей отбоя не будет.

Эту точку зрения подтверждают и комментарии потенциальных будущих пользователей синхротрона:

— Современные источники синхротронного излучения широко используются в мире для структурных исследований биологических молекул, — говорит генеральный директор ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора, доктор биологических наук Ринат Максютов. — К сожалению, в России подобные работы практически не проводятся. ГНЦ ВБ «Вектор» планирует использовать Сибирский кольцевой источник фотонов для исследований в области структурной вирусологии. Изучение структурных изменений вирусных белков в жизненном цикле вирусов позволит выявить «ахиллесову пяту», для блокирования которой будут разрабатываться новые противовирусные препараты и вакцины. Излучение «СКИФа» обладает уникальными характеристиками для проведения исследований в области структурной вирусологии. Так, высокая яркость этого излучения позволит различать объекты атомарного размера в биомолекулах вирусных частиц. Когерентное излучение позволит восстанавливать структурные изменения молекул вириона в физиологических условиях. Импульсы яркого излучения длительностью несколько пикосекунд обеспечат возможность неразрушающей регистрации быстропротекающих биологических процессов, происходящих при вирусной инфекции. Определение структурных особенностей вирусных частиц будет проводиться методами малоуглового рассеяния и кристаллографии белков и их комплексов.

Ряд задумок есть и у атомщиков:

— Одна из фундаментальных задач госкорпорации «Росатом» и научного дивизиона — это разработка новых материалов для новых энергетических объектов и продуктов, — рассказывает первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» (ГК «Росатом»), доктор технических наук Алексей Дуб. — Использование возможностей ЦКП «СКИФ» существенно облегчит вопросы верификации материаловедческих исследований и цифровых моделей при разработке технологий последовательных процессов — аддитивных технологий, сварки и наплавки, актуальных задач для атомной энергетики. Мы ставим перед объединенным коллективом, в том числе в рамках соглашения между ГК «Росатом» и РАН, задачу перейти к согласованию конкретных программ совместных работ до конца мая 2019 года.

В ходе заседания представители Института теоретической и прикладной механики СО РАН сообщили, что результаты исследований на «СКИФе» помогут разработать технологию лазерной сварки современных высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов для высокопрочных неразъемных соединений в авиа- и ракетостроении. Специалисты из НГТУ рассказали, что готовят аппаратуру для работы на новом синхротроне — установку для изучения поведения металлов во время трения с использованием синхротрона.

Представители НГУ сообщили, что в университете уже действует программа подготовки специалистов под этот проект — их потребуется не менее двухсот. А руководитель экспериментальной станции синхротронного центра Diamond Light Source (Великобритания) Игорь Долбня подчеркнул:

— Проект ЦКП «СКИФ» заслуживает самого пристального внимания: рекордно малый эмиттанс (то есть, рекордно высокая яркость. — прим. ред.) нового синхротрона открывает широкие перспективы для реализации проектов каналов вывода излучения, требующих высокой когерентности рентгеновского пучка: методов рентгеновской фотон-корреляционной спектроскопии (XPCS) для исследования низкочастотной динамики в веществе, а также для получения изображений с субмикронным (10 нм) разрешением методом птихографии. Параметры сибирского источника СИ позволят поставить его в один ряд с такими мировыми синхротронными центрами, как Европейский центр синхротронного излучения ESRF (Гренобль, Франция), источник синхротронного излучения MAX-IV (Швеция) и другими.