«НаноПитер-2008»

С 29 июня по 3 июля в Санкт—Петербурге проходила международная научная конференция по физике электронных наносистем «НаноПитер-2008». Научный форум проводился при финансовой поддержке Исследовательского центра и Университета Карлсруэ (Германия). Кроме того, спонсорскую поддержку конференции оказал целый ряд фондов из России, Европейского Союза, Великобритании и США. Спонсорами с российской стороны стали фонд Дмитрия Зимина «Династия», РФФИ и РАН.

Один из организаторов конференции, профессор, руководитель группы теоретической физики Исследовательского центра Карлсруэ и Университета Карлсруэ (Германия), с.н.с. Петербургского института ядерной физики РАН Александр Мирлин рассказывает о состоявшемся «НаноПитере-2008» и о планах на будущее. Беседовала Наталия Демина.

– Расскажите, пожалуйста, об истории этой конференции и ее организаторах.

– Эта конференция в Санкт-Петербурге проводилась уже в шестой раз. Ее название вначале было немного другим, но последние несколько лет она называется «NanoПитер: Fundamentals of electronic nanosystems». Сначала научный форум проводился ежегодно, а затем мы перешли на двухлетний цикл и намерены продолжать в таком же режиме.

Конференция организуется по-настоящему интернациональным оргкомитетом, у нее три содиректора: Вениамин Козуб, главный научный сотрудник Физико-технического института им. Иоффе РАН (Санкт-Петербург), Валерий Винокур, директор Института теории материалов Аргоннской национальной лаборатории (США) и я, Александр Мирлин (Германия и Санкт-Петербург). Кроме того, у нас есть более широкий оргкомитет, куда помимо нас троих входят еще Ярослав Блантер (Технический университет г.Делфт, Голландия), Ювал Гефен (Вейцманновский Институт, Израиль) и Игорь Лернер (Университет г.Бирмингем, Великобритания). Таким образом, в оргкомитете представлено шесть лидирующих в области нанотехнологий стран. С другой стороны, пять его членов – российские ученые, четверо из которых работают все время или большую часть времени за рубежом.

Мы стараемся проводить конференцию на максимально высоком научном уровне, и мне кажется, что нам это удается. На ней представлены ведущие ученые из России и из многих стран мира. В этом году в конференции приняли участие исследователи из России, США, Германии, Израиля, Франции, Голландии, Великобритании, Италии, Швейцарии, Норвегии, Финляндии, Дании и Молдавии. Немногим более половины всех участников приехали из-за рубежа.

– Задолго ли вы начинаете готовить конференцию? Сколько времени нужно, чтобы отобрать людей для докладов?

– Достаточно задолго. Стоит упомянуть хотя бы о том, что предварительное обсуждение следующей конференции, которую мы планируем через два года, состоялось уже во время проведения этой. Мы собрались оргкомитетом и обсудили, как проходит форум этого года, и начали думать о следующем. В начале 2009 г. мы начнем активно заниматься организацией «НаноПитера-2010», что означает, что за полтора года до конференции мы уже будем обсуждать состав основных докладчиков и основные темы. Мы стараемся выбрать темы, которые наиболее интересны и актуальны сейчас.

– Не устареют ли они за полтора года?

– Это хороший вопрос. Конечно, это требует некоторой интуиции и ощущения, что будет, что произойдет за полтора года, в каком направлении пойдет наиболее интересное развитие. Мы порой приглашаем людей, не зная точно, что именно они расскажут, но уже видно, что в их области исследований получены интересные результаты и есть перспектива. Например, на этой конференции несколько экспериментаторов говорили о результатах, полученных за последние недели. Разумеется, мы не знали, что они получат эти результаты, но было ясно, что они работают, наука развивается.

– Почему Вы стали одним из главных устроителей конференции в России, хотя с этим связаны многие организационные трудности, которых, возможно, не было бы на Западе?

– Во-первых, на Западе я тоже провожу конференции. В середине июня 2008 г. я был организатором (совместно с немецким коллегой) конференции в Дрездене, посвященной квантовому эффекту Холла и связанным с этим вопросам. Аналогичную конференцию мы проводили там два года назад. Сейчас в стадии планирования находятся еще две конференции в Германии; вместе с индийскими

коллегами готовим школу по нанофизике в Индии. Таким образом, я делаю это не только в России, но есть сильное желание организовывать крупные научные форумы именно в нашей стране, в особенности в родном Петербурге.

Здесь, наверное, сочетается несколько вещей. Во-первых, душа болит за довольно плачевное, с моей точки зрения, состояние науки в России. Хочется сделать всё, чтобы поддержать научную жизнь, чтобы наука начала возрождаться. Мне кажется, что конференции высокого международного уровня способствуют этому, люди приезжают, общаются. Конференции такого ранга помогают установить связи между научными сообществами Питера, других российских городов и всего мира. Хочется надеяться, что такое – пусть далеко не полное – возвращение «утекших мозгов» и в целом проведение конференций экстра-класса в С.Петербурге будет способствовать возрождению науки мирового уровня в России.

Во-вторых, это мой родной и любимый город. Мне чисто по-человечески приятно проводить здесь конференции, а многим иностранным ученым, которые никогда здесь не были, интересно побывать в городе на Неве. Я знаю, что многие в безумном восторге от нашего города.

– Конференция проходит на английском языке?

– Конечно. Бывает, что на небольших конференциях или на школах, где сообщество чисто российское, все лекции, доклады и дискуссии идут на русском. Это нормально. Но так как мы стараемся держать «НаноПитер» на максимально высоком уровне и приглашаем докладчиков из-за рубежа, то рабочим языком конференции является английский. Свободное владение английским языком – необходимое условие для занятия наукой, так что, на мой взгляд, это не должно представлять никаких проблем.

Стоит отметить, что последние три года мы стремимся приглашать на конференцию много научной молодежи со всей России, чтобы они могли представить свои стендовые доклады. Возможность участвовать в конференции такого уровня, услышать о новейших достижениях ведущих ученых со всего мира и обсудить с ними свои результаты и перспективы исследований является исключительно важным фактором для успешной работы молодых ученых.

– Мы с коллегами как—то общались с академиком А.С.Спириным, известным российским биологом, он нам рассказывал о золотом веке микробиологии, что в 1960-е годы они приезжали на Гордоновские конференции и рассказывали о еще не опубликованных работах. А потом идеи начали воровать, и такой открытости не стало. Доклады на вашей конференции проходят по опубликованным работам? Или же ученые доверяют своим коллегам настолько, что рассказывают и о неопубликованных результатах?

– Сейчас грань между опубликованным и неопубликованным стерлась, поскольку появился сайт arXiv.org, где статья в каком-то смысле становится опубликованной на следующий день после того, как авторы ее там разместили, хотя формально это не совсем публикация. Выступления на конференции включают как то, что уже опубликовано в научных журналах, так и то, что пока есть только в виде препринтов в arXiv’e, а зачастую и то, что еще не опубликовано ни в каком виде. Конечно, в нашем сообществе бывают какие-то споры за приоритет, но они в большинстве случаев не определяют общую атмосферу в сообществе.

– Как бы вы оценили состоявшийся форум?

– Конференция, как по моему мнению, так и по мнению моих коллег, была очень интересной. В докладах прозвучало много новых результатов. После практически всех докладов были обстоятельные и интересные обсуждения. Мы считаем дискуссии очень существенным элементом «НаноПитера» и «культивируем» этот стиль. Во всех областях, становящихся традиционными для этого цикла конференций (спинтроника, графен, квантовые точки и проволоки, двумерные структуры, квантовые вычисления, сверхпроводящие наноструктуры, шум в наноструктурах, молекулярная электроника), за истекшие с предыдущей конференции два года произошел значительный прогресс. Расскажу чуть подробнее о некоторых из обсуждавшихся тем.

Графен – моноатомный слой графита – привлекает исключительное внимание ученых с момента его экспериментального открытия четыре года назад. Этот интерес объясняется как уникальными физическим свойствами графена, так и многочисленными возможностями его применения. На прошлом «НаноПитере», в 2006 г., у нас уже было специальное

заседание, посвященное графену, где, в частности, выступал один из первооткрывателей – К.Новоселов (Манчестер). Эта тема остается очень «горячей», и у нас было несколько докладов и в этом году. Экспериментальную сторону представляли Александр Савченко (Эксетер, Великобритания), представивший последние результаты о транспортных свойствах и эффектах квантовой интерференции в образцах графена, и А.Феррари (Кембридж), рассказавший об оптических свойствах этого материала. Было и несколько теоретических докладов. В частности, И.Горный (Карлсруэ / С.-Петербург) рассказал о необычных транспортных свойствах графена в присутствии примесей и об аномальном квантовом эффекте Холла, И.Мартин (Лос-Аламосская Лаборатория, США) – о двухслойных структурах и возможности управления их свойствами с помощью электростатических затворов, а Ф.фон Оппен (Берлин) – о колебаниях решетки (фо-нонах) в свободно подвешенном (не прикрепленном к подложке) графенном слое и об их влиянии на электронные свойства.

Молекулярную электронику на конференции представляли Х.ван дер Зант (Делфт, Голландия), который рассказал об экспериментальных результатах в области электронного транспорта через различные молекулы, и Ф.Эверс (Карлсруэ), чей доклад был посвящен прогрессу в теоретических предсказаниях транспортных свойств молекул. Сочетание экспериментального и теоретического прогресса в этой области позволяет идентифицировать и объяснять особенности транспортных характеристик индивидуальных молекул.

Спинтроника была представлена докладом С.Тарасенко из Института Иоффе (где эта область традиционно является «профильной»), а также докладами К.Плоога (Берлин) и И.Кроха (Бонн) о необычных свойствах ферромагнитных полупроводниковых пленок.

Несколько экспериментальных докладов было посвящено высокочувствительным детектирующим устройствам. К.Энсслин (Цюрих) рассказал об использовании новых наноструктур, основанных на квантовых точках, для детектирования ультра-малых токов, а также индивидуальных фотонов. Р.Деблок (Париж) и Х.Потье (Орсэ, Франция) продемонстрировали использование джозефсоновских контактов в качестве высокочувствительных детекторов флуктуаций тока, позволяющих изучать качественно новые характеристики квантовых шумов.

Одной из центральных остается и тема квантовых вычислений и связанных с ними задач, которые образуют широкую область исследований. М.Лукин (Гарвардский у ниверситет) представил экспериментальные результаты по реализации спиновых кубитов в алмазе. А.Шнирман (Карлсруэ) рассказал о возможностях использования сверхпроводящих ку-битов на джозефсоновских контактах. Доклады Ю.Гефена (Вейцманновский институт) и А.Короткова (Калифорнийский университет) были посвящены «слабым измерениям», которые активно исследуются в настоящее время (как теоретически, так и экспериментально) и обладают многими необычными свойствами, отличающими их от обычных («сильных») квантовомеханических измерений. Ю.Махлин (Институт Ландау) представил новые результаты о возникновении геометрического вклада в квантовую фазу кубита при изменении свойств окружающей среды.

В центре внимания была и тема сверхпроводящих наноструктур. Кроме уже упоминавшихся джозефсоновских детекторов и кубитов были обсуждены свойства гибридных наноструктур «сверхпроводник-ферромагнетик», обладающих очень интересными свойствами в связи с наличием «конкурирующих» параметров порядка. Этой теме были посвящены экспериментальные доклады В.Рязанова (Черноголовка) и Н.Берджа (Мичиганский университет). Бурную дискуссию вызвала тема «сверхизолятора» – необычного состояния двумерных неупорядоченных сверхпроводящих систем, наблюдавшегося в недавних экспериментах Д.Шахара (Вейцманновский институт, Реховот, Израиль) и Т.Батуриной (Новосибирск), которые были представлены на конференции. Ученые обнаружили, что при понижении температуры или приложенного поля эти структуры неожиданно совершают переход в состояние с исключительно высоким сопротивлением. С точки зрения теории, здесь пока больше вопросов, чем ответов: механизм этого очень интересного явления пока не понят.

Очень хорошей была и сессия стендовых докладов, большинство из которых представляли молодые ученые.

Большой интерес вызвали и новые для нашей конференции темы: нанобиология, наноалма-зы (доклад на эту тему А.Вуля из Института Иоффе открывал конференцию), ультрахолодные атомные газы. Мы все время стараемся смотреть на новые интересные темы, в частности те, которые, может быть, не совсем точно вписываются в название «Электронные наносистемы», но имеют естественное отношение к наноструктурам и могут быть близки в смысле идей. Поэтому мы не ставим абсолютно жестких границ в тематике докладов. В частности, уже на прошлой конференции у нас был доклад по взаимосвязи нанобиологии и наноэлектроники (У.Сиван, Технион, Хайфа), который вызвал очень большой интерес. На этот раз мы включили в программу уже два доклада по нанобиологии – С.Безрукова (Национальный институт здоровья, США) и С.Афонина (Карлсруэ). Прозвучало выступление о возможности применения физических методов к биологическим системам, имеющее отношение к нанофизике и, более широко, nanoscience. Взаимное влияние биологических и физических свойств и функций этих систем открывает потрясающие перспективы: от самособирающихся электронных систем на биоэлементах до лечения болезней путем целевой «доставки» в клетки подходящих наночастиц.

Кроме того, мы обсуждали бозонные системы, то, что относится к системам ультрахолодных атомов, и то, что в последнее время стало очень популярно. Ученые научились охлаждать такие системы до нанокельвиновых температур, заставляя макроскопическую часть атомов собираться в низшем квантовом состоянии – явление, известное как бозе-конденсация. Бозонные газы сохраняются в ловушках, которые могут иметь разную геометрию. Прозвучало два доклада на эту тему и, в частности, доклад Эхуда Альтмана из Вейцманновского института про ультрахолодные бозонные атомные газы в специальных ловушках и эффекты взаимодействия бозонов.

Полезные ссылки:
Сайт о «НаноПитере-2008» http://mti.msd.anl.gov/workshops/NanoPeter08/