Ученые рассказали, для чего пригодится новосибирский синхротрон СКИФ

Передовой установке найдут множество интересных применений

Передовой установке найдут множество интересных применений
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.