111В авторитетному огляді «Дорожня карта магнетизму», який видає європейський журнал «Journal of Physics D: Applied Physics», уперше опубліковано дослідження українського науковця. Ним став професор факультету радіофізики, електроніки та комп’ютерних систем КНУ Денис Шека.
Про Дорожні карти, криволінійний магнетизм й інші премудрості, що виносять українську науку на передові позиції навіть за умов затяжного онлайну й пандемії, поговорили з Денисом Шекою

– З якою метою провідний європейський журнал видає свою Дорожню карту?
– Мета проєкту – зорієнтувати і наукову молодь, і досвідчених науковців та інженерів на найближчі роки, зібрати найвагоміші голоси в актуальних областях фізичних наук і забезпечити огляд стану відповідної області, окреслити найбільш актуальні задачі – теперішні й на майбутнє. Критерії відбору робіт – або нові напрями, такі, що тільки розвиваються, або прориви у вже відомих областях.
Перша Дорожня карта (вона була присвячена фізиці плазми) з’явилася 2012 року, в області магнетизму – 2014 року. Карта виходить раз на 3 роки, визначаючи розвиток галузі на цей період.
– А як автори проєкту зацікавилися саме вашими роботами й запропонували зробити публікацію для Дорожньої карти магнетизму?
– Криволінійний магнетизм – сучасна область магнетизму, яка з’явилася менше 5 років тому і розглядає явища, коли магнітна система викривлена, зокрема, у неплоских магнітних плівках (наприклад, скручених у «рулет»), у непрямих магнітних проводах (скажімо, зігнутих у кільце, спіраль тощо).
У Києві завжди були сильні магнітні фізичні школи: академіка В.Бар’яхтара і члена-кореспондента Б.Іванова, магнітна група професора Г.Мелкова на нашому факультеті. Мені пощастило вчитися магнетизму у цих вчених світового рівня. Торік за підтримки КНУ ми з нашою групою провели у Києві потужну конференцію «Криволінійний магнетизм», куди приїхали відомі вчені з усіх континентів. Кілька років тому ми розпочали співпрацю з групою Дениса Макарова (нашого випускника, який працює в Гельмгольц центрі в Дрездені), що проводить унікальні експерименти в галузі гнучкої магнітоелектроніки і магнетизму на викривлених поверхнях. Співпраця почалася, коли в експериментаторів виникла потреба в теоретичному підґрунті для своїх робіт.
Не завжди теоретику вдається спілкуватися однією мовою з практиками. Моя наукова група займається фундаментальними теоретичними дослідженнями (я працюю на кафедрі математики та теоретичної радіофізики), але тепер, співпрацюючи з експериментаторами, ми знайшли спільну мову. Експериментатори підтверджують наші фундаментальні ідеї, а ми пояснюємо їхні прикладні явища. Виходить дуже плідна співпраця. Крім групи Дениса Макарова, співпрацюємо ще з багатьма науковими групами з Великої Британії, Італії, Німеччини, Південної Кореї, США, Франції, Чилі, Швейцарії тощо. Адже явище криволінійного магнетизму – надсучасна галузь досліджень, мабуть, тому вона й зацікавила та викликала такий резонанс у науковому світі.
– Якими були вимоги публікації?
– Дорожня карта магнетизму-2020 – огляд, у якому брали участь 15 учених, у кожного жорсткий формат – 2 сторінки тексту (статус напрямку, основні задачі теперішні й майбутні, які є технології для вирішення цих задач). Публікація вийшла наприкінці серпня, доступ до неї відкритий. У кожного розділу – окремий автор, один із розділів – мій. Мені поставили задачу висвітлити не тільки теоретичну основу, а й експеримент, окреслити всю ситуацію в напрямку криволінійного магнетизму. Просили, щоб пояснив не тільки те, що робив сам, а й усю область науки: що вже зроблене в теорії й експерименті, що потрібно буде зробити, як теорія й експеримент пов’язані між собою.
– Чим викликаний такий інтерес до явища криволінійного магнетизму?
– Традиційно дослідження в області наномагнетизму, до якого належить і нова область криволінійного магнетизму, були сфокусовані в основному на вивченні плоских структур. Досі ніша магнітних гнучких пристроїв не була заповнена. Якщо розширити двовимірні структури на тривимірний простір, з’являється можливість змінювати стандартну функціональність існуючих пристроїв і, понад те, досягати нових властивостей, якими можна керувати, змінюючи геометричні властивості (кривизну, кручення, форму).
Можна взяти стандартний магнітний матеріал, який не має жодних «хитрих» властивостей, і шляхом геометричних маніпуляцій отримати матеріал із наперед заданими властивостями. Всі ці ефекти знаходять застосування у приладах магноніки, спінтроніки, гнучкої магнітоелектроніки, мікророботиці. Цікаво згадати біозастосування, як-то гібрідні біомікромотори, які вже використовуються для штучного запліднення, магніторецептори, чутливі до геомагнітних полів, тощо.
– Магнітні пристрої у багатьох застосуваннях зможуть замінити напівпровідникові?
– Так. Сенсори, накопичувачі інформації, оперативна пам’ять тощо. Ще одне застосування – у відеоіграх. У наших телефонах є гіродатчики, а гнучкі датчики з використанням саме магнітних елементів можна начепити, наприклад, на шкіру руки (технології електронної шкіри). Нині основна оперативна пам’ять у комп’ютерах напівпровідникова. Магнітна пам’ять може її замінити, у неї багато переваг – головне, енергонезалежність (збереження інформації за відсутності живлення), висока швидкодія, низьке енергоспоживання. Поки вона ще має зависоку вартість, але якщо розробити нові принципи, які дозволять зробити її конкурентоспроможною – це буде прорив.
– Які перспективи для науковця відкриває публікації у Дорожній карті?
– Публікація вже викликала чималий резонанс у науковому світі. Дуже приємно відзначити, що саме наш Університет має що запропонувати саме в такому актуальному напрямі. Запрошення до подібної публікації свідчить про те, що напрямок цінують у науковому світі і знають про дослідження нашої групи. Крім того, така публікація привертає увагу величезної кількості людей, орієнтує їх у виборі напряму для подальших досліджень
А нещодавно наша група отримала міжнародний грант на 3 роки, що фінансується Німецьким науковим фондом. У проєкті, який називається «Нелокальні хіральні взаємодії в гофрованих магнітних нанооболонках», крім КНУ беруть участь ще дві німецькі організації, загальне фінансування пів мільйона євро.
Результати нашого дослідження можуть бути використані для вдосконалення та подальшого розвитку теорії мікромагнетизму гофрованих оболонок. Водночас спільні зусилля німецьких та українських науковців у рамках проєкту дозволять не лише поєднати та застосувати необхідні досвід та методологію партнерів, а й створити коло молодих дослідників у даній галузі, що має стимулювати розвиток наукових досліджень.

Спілкувалася Лариса Кіт