CC BY
36Статья поступила в редакцию 02.05.12. Ред. рег. № 1320
The article has entered in publishing office 02.05.12. Ed. reg. No. 1320
УДК 001+061
ЛЕГЕНДАРНЫЙ ФИЗТЕХ А. П. Шергин
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
194021 Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 26 Тел.: +7-812-2972245, факс: +7-812-2971017, e-mail: [email protected]
Заключение совета рецензентов: 12.05.12 Заключение совета экспертов: 20.05.12 Принято к публикации: 23.05.12
Дана краткая история Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, одного из крупнейших физических институтов страны. Отличительной особенностью его с момента создания в 1918 г. было и остается сочетание глубоких фундаментальных исследований с разработкой принципиально новых технологий и видов техники, играющих важную роль в экономике и обороноспособности государства. Приведена ретроспектива научных достижений Института и его наиболее значимых разработок за почти 100-летнюю историю. Институт по праву называют «колыбелью» российской физики.
Ключевые слова: Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, история, фундаментальные исследования, новые технологии, обороноспособность, научные достижения, разработки.
LEGENDARY FIZTEKH A.P. Shergin
Ioffe Physical-Technical Institute of the Russian Academy of Sciences 26 Polytechnicheskaya str., St.-Petersburg, 194021, Russia Tel.: +7-812-2972245, fax: +7-812-2971017, e-mail: [email protected]
Referred: 12.05.12 Expertise: 20.05.12 Accepted: 23.05.12
The history of the A.F. Ioffe Physical-Technical Institute, Russian Academy of Sciences, one of the largest physical institutes in the country, is briefly reviewed. A distinctive feature of the Institute has been, since its foundation in 1918, and still is a combination of profound basic research and development of novel technological procedures and kinds of technology playing an important role in the economy and defense potential of the State. The scientific achievements of the Institute and the most important projects accomplished during its nearly 100-years history are retrospectively described. The Institute can be rightfully named the cradle of Russia's physics.
Keywords: A.F. Ioffe Physical-Technical Institute, history, profound basic research, novel technological procedures, defense potential, scientific achievements, projects.
Сведения об авторе: д-р физ.-мат. наук, профессор Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, ученый секретарь, высококвалифицированный физик-экспериментатор, награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени.
Образование: физико-механический факультет Ленинградского политехнического института им. М.И. Калинина.
Область научных интересов: физическая электроника и атомная физика. Публикации: более 120.
Андрей Петрович Шергин
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05-06 (109-110) 2012 © Научно-технический центр «TATA», 2012
Колыбель отечественной физики
Без малого сто лет тому назад - 23 сентября 1918 г. - по инициативе петроградских профессоров Абрама Федоровича Иоффе и Михаила Ивановича Неменова решением Наркомпроса в России был создан Государственный рентгенологический и радиологический институт в составе трех отделов: Рентгенологического, Радиологического, Физико-технического. Директором Института и руководителем Физико-технического отдела стал А.Ф. Иоффе, который в 1920 г. был избран академиком. Практически одновременно Иоффе реализовал и другую свою идею: предвидя будущие потребности в квалифицированных кадрах физиков, добился в 1919 г. создания Физико-механического факультета в Политехническом институте.
фундаментальные открытия в области физики твердого тела, физико-механических свойств вещества и термоэлектричества, в раскрытии механизма электропроводности кристаллов.
Главное здание ФТИ The main building of Ioffe Institute
С 1921 г. отделы Института превращаются в независимые институты, один из которых - Ленинградский физико-технический институт (ЛФТИ). На основе плодотворного сплава фундаментальных и прикладных исследований крепла и развивалась легендарная физическая школа ЛФТИ. В ней начинали свою научную карьеру и работали будущие Нобелевские лауреаты Н.Н. Семенов, Л.Д. Ландау, П.Л. Капица, И.Е. Тамм, всемирно известные ученые А.П. Александров, Я.Б. Зельдович, И.В. Курчатов, Ю.Б. Харитон. В 1939 г. ЛФТИ вошел в состав Академии наук. С 1918 по 1950 г. Институт возглавлял выдающийся ученый и организатор науки Абрам Федорович Иоффе. С 1960 г. его имя появилось в названии Института.
С первых лет в Институте велись исследования на передовом фронте физической науки, в ее новых областях, зачастую зарождавшихся именно в стенах ЛФТИ [1]. Открытия ученых ЛФТИ и их вклад в мировую науку общепризнанны. Без них невозможно представить современную мировую науку. Так, на рубеже 1920-30-х годов Н.Н. Семенов открыл цепные реакции (за что ему в 1956 г. была присуждена Нобелевская премия по химии), А.Ф. Иоффе сделал
Основатель ФТИ - академик А.Ф. Иоффе The founder of the Institute - Academician Ioffe
Мировую известность приобрели работы Я.И. Френкеля и теоретической школы ЛФТИ, которой он руководил. Широкое научное признание получила его кинетическая теория жидкости. Исследуя проводимость, именно он в 1931 г. ввел понятие квазичастицы (экситона), особого возбужденного состояния в кристалле, состоящего из электрона и дырки. В 1951 г. экситон был экспериментально обнаружен физиками ЛФТИ. Это открытие сыграло большую роль в развитии оптики, спектроскопии и полупроводниковой электроники.
ЛФТИ оказался одним из тех ведущих исследовательских центров мира, где проходило становление и развитие физики полупроводников. Здесь были открыты их примесная и собственная проводимость, разработана теория переходного слоя металл-полупроводник, давшая толчок многим технологическим направлениям в этой области. В ЛФТИ были открыты и исследованы многие явления, определившие представления об атомном ядре: протон-нейтронная модель ядра, ядерная изомерия, спонтанное деление ядра урана, электрокапиллярная модель ядра. С помощью последней, например, было дано первое объяснение деления ядер.
Вклад в Победу
Следуя традициям, заложенным при основании Института, физтеховцы не замыкались в круге исключительно фундаментальной науки, доводили до практических приложений новые знания. Зачастую техника и технологии становились самостоятельной изначальной целью ведущихся исследований и работ. Этот подход привел к многим замечательным решениям важнейших неотложных задач, стоящих
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05-06 (109-110) 2012
© Scientific Technical Centre «TATA», 2012
перед страной в области развития индустрии и ее оборонно-промышленного комплекса [2]. Именно в Физтехе в предвоенные годы родились первые в стране радиолокационные станции, элементная база для волоконно-оптических линий связи, силовые полупроводниковые приборы и многое другое.
Кто мог защитить корабли ВМФ нашей страны от грозного и коварного врага тех времен - магнитных мин? Задача была поставлена перед учеными ЛФТИ. Накануне Великой Отечественной войны в ЛФТИ была разработана первая система размагничивания кораблей. Ни один корабль, размагниченный с помощью «системы ЛФТИ», не пострадал от магнитных мин, которыми были буквально напичканы акватории вблизи советских военно-морских баз. Работами по созданию и внедрению этой «системы ЛФТИ» руководил будущий Президент Академии наук СССР А.П. Александров. Его ближайшими помощниками были И.В. Курчатов, Б.А. Гаев, В.М. Туч-кевич, В.Р. Регель, А.Р. Регель, П.Г. Степанов, а также другие сотрудники института, организовавшие в условиях военных действий службы размагничивания на всех флотах и флотилиях страны.
В предвоенные годы в стенах института под руководством Д.А. Рожанского и Ю.Б. Кобзарева велись исследования и разработки по созданию импульсной радиолокации. К началу Великой Отечественной войны ученые успели создать первые в стране импульсные радиолокационные станции «Редут» с дальностью обнаружения 150 км.
В августе 1941 г. часть лабораторий и работников Института была эвакуирована в Казань, где работала под руководством академика Иоффе. Физики исследовали возможность усиления танковой брони, решали проблемы защиты бензобаков самолетов, разрабатывали источники электропитания радиостанций для партизанских отрядов и приборы ночного видения. В осажденном Ленинграде остался работать коллектив ученых в количестве 108 человек под руководством П.П. Кобеко, которого называли «блокадным директором». Во многом благодаря физте-ховцам, создавшим специальный измерительный прибор «прогибограф» и обеспечившим исследования прочностных свойств льда, стала возможной организация бесперебойной работы Дороги жизни -перевозка людей и грузов из блокадного Ленинграда по льду через Ладогу на Большую землю. В короткие сроки осенью 1941 г. в ЛФТИ был создан противо-гангренный препарат (аналог пенициллина), который спас жизни тысячам раненых с газовой гангреной.
У истоков создания советского атомного оружия
С начала 30-х годов 20 века среди основных направлений исследований в тематике Института прочно закрепляется ядерная физика [1]. Эти исследования в ЛФТИ возглавил молодой профессор И.В. Курчатов. Его аспиранты Г.Н. Флеров и К.А. Петржак в
1940 г. открыли спонтанное деление ядер урана. На территории Института развернулось строительство крупнейшего в Европе циклотрона, спроектированного И. В. Курчатовым. О завершении строительных работ газета «Правда» сообщила в номере от 22 июня 1941 г. в день нападения на СССР гитлеровской Германии. Война и блокада Ленинграда прервали дальнейшую работу. (Циклотрон был введен в строй лишь в 1946 г.) В августе 1943 г. при казанской группе ЛФТИ приказом А.Ф. Иоффе образуется Лаборатория № 2, руководителем которой назначается И. В. Курчатов. Лаборатория стала ядром Института атомной энергии им. И.В. Курчатова (ныне РНЦ «Курчатовский научный центр»). Именно здесь создавалось советское атомное оружие сдерживания, разработаны основы атомной энергетики страны.
После войны ЛФТИ стремительно расширяется благодаря развитию новых тематик, связанных с работами оборонного значения, в которых Институт играл лидирующую роль. Под руководством Б. П. Константинова (директор ЛФТИ в 1957-67 годах) велись работы по разделению легких изотопов лития для термоядерной бомбы. Им был спроектирован цех по разделению изотопов для Кирово-Чепецкого химиичес-кого комбината, который ныне носит имя Б.П. Константинова. Ю. А. Дунаев возглавил разработки высокотемпературного защитного покрытия головных частей боевых ракет и спускаемых космических аппаратов. Разработку и изготовление полупроводниковых силовых устройств для питания реакторов первых атомных подводных лодок выполнила лаборатория В.М. Тучкевича. Параллельно с важными прикладными задачами ученые развивали новые направления фундаментальных исследований, которые продолжаются в нынешнем Физтехе: физику и диагностику высокотемпературной плазмы, исследования космоса, астрофизику, голографию.
От истоков полупроводниковой науки до физики полупроводниковых гетероструктур
Именно в Физтехе с конца 20-х годов прошлого века впервые в России начались систематические исследования полупроводников. Уже к 30-м годам были изучены классические механизмы их электропроводности, разработана теория выпрямления. Институт превратился в один из мировых центров по изучению физики и химии полупроводников, полупроводникового материаловедения. Послевоенные годы оказались началом расцвета «полупроводниковой эры», которая стала базой для технологий микроэлектроники. Создавались и осваивались новые классы полупроводниковых материалов, такие как германий и кремний, затем полупроводниковые соединения А3В5, многокомпонентные твердые растворы, халькогенидные стеклообразные полупроводники. В числе достижений Института: разработки первых отечественных полупроводниковых точечных диодов и транзисторов, плоскостных диодов и тран-
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05-06 (109-110) 2012 © Научно-технический центр «TATA», 2012
зисторов с /»-«-переходами, силовых преобразователей, высоковольтных тиристоров и управляющих приборов.
В середине 60-х годов 20 века группа ученых Физтеха под руководством Жореса Алферова показала, что в полупроводниковых гетероструктурах можно гораздо более эффективно управлять электронными и световыми потоками. Ими были созданы идеальные полупроводниковые гетероструктуры и целый спектр приборов на основе гетероструктур: инжекционные лазеры, светодиоды, фотопреобразователи, СВЧ-транзисторы. Они нашли широкое применение при изготовлении сверхбыстрых компьютеров и оптоэлектронных линий связи, солнечных батарей космического назначения и во многих других сферах. В 2000 г. эти научно-прикладные достижения были высоко оценены мировым научным сообществом присуждением академику Ж.И. Алферову Нобелевской премии по физике.
Физтех на рубеже веков
Трудно представить области современной физики, которые бы оставались вне интересов ученых ФТИ. Это касается, в первую очередь, физики конденсированного состояния, физики и технологии полупроводников, квантовой электроники - направлений, в которых работает большая часть научных подразделений и сотрудников современного Физтеха. Вместе с работами по атомной физике и физике атомного ядра, физике плазмы и управляемого термоядерного синтеза, астрофизике, физической газодинамике, масс-спектроскопии проводимые в Институте исследования охватывают практически все состояния вещества и объекты от квантовых размеров до космических масштабов.
Сегодня бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН - один из ведущих научно-исследовательских центров мира и крупнейших физических институтов страны. В его штате более 2000 работников, среди которых 15 членов РАН, 250 докторов и 650 кандидатов наук. По своему научному и кадровому потенциалу ФТИ - это около двух процентов численности РАН, которые в последние годы обеспечивают примерно 6% индекса цитируемости всей Академии. Благодаря целевому финансированию (гранты, контракты, хоздоговора) академический бюджет Института в 2011 г. был удвоен и составил более 1,4 млрд рублей.
Отличительной особенностью Института с момента его создания в 1918 г. является эффективное сочетание фундаментальных исследований с разработкой принципиально новых технологий и видов
техники, сыгравших важную роль в развитии экономики государства и его обороноспособности, активное участие в организации новых промышленных производств и новых отраслей. Среди них: силовая полупроводниковая электроника и импульсная техника, оптоэлектроника, фотоника, экологический мониторинг, управляемый термоядерный синтез, солнечная энергетика, системы аккумулирования электрической энергии, водородная энергетика. Параллельно Институт решает важную задачу подготовки кадров для фундаментальных исследований, прикладных разработок и новых высокотехнологичных производств. Для этого он использует систему из своих 10 базовых кафедр в ведущих университетах Санкт-Петербурга: СПбГУ, СПбГТУ, СПбГЭТУ. В 1925 г. в ФТИ была учреждена аспирантура, через которую прошли многие легендарные физики нашей страны. Сегодня в аспирантуре ФТИ обучается более 70 человек. Помимо этого в его лабораториях делают свои диссертационные работы еще около 30 прикомандированных аспирантов.
За без малого век существования ФТИ на базе его филиалов и лабораторий и с активным участием его сотрудников родилось около 20 самостоятельных учреждений в сфере науки, производства и образования. Среди них Курчатовский институт, Институт химической физики, Харьковский, Уральский и Сибирский физико-технические институты, Петербургский институт ядерной физики в Гатчине. Менее 10 лет назад на основе Научно-образовательного центра Института, функционировавшего в качестве одного из шести его отделений, был организован Санкт-Петербургский академический университет - научно-образовательный центр нанотехнологий РАН.
Итак, ФТИ им. А.Ф. Иоффе в прошлом - колыбель российской физики и многих наиболее известных ее представителей. Институт сегодня - один из ведущих в мире физико-исследовательских центров, один из крупнейших институтов РАН.
Автор выражает благодарность Андрею Георгиевичу Забродскому за замечания и дополнения, сделанные при подготовке публикации.
Список литературы
1. Дьяков Б.Б. Физико-техническому институту им. А.Ф. Иоффе - 80 лет // Физика и техника полупроводников. 1999. Т. 33, № 9. С. 1025-1031.
2. Дьяков Б.Б. Физико-технический институт в годы Великой Отечественной войны. СПб.: Наука, 2006.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05-06 (109-110) 2012
© Scientific Technical Centre «TATA», 2012
