"Чистая комната". Территория уникальных исследований

Торжественное мероприятие прошло на базовой кафедре СГУ в Саратовском филиале Института радиотехники и электроники им. Котельникова Российской академии наук. Со вступительной речью выступил заместитель директора института, член-корреспондент РАН Сергей Никитов: "В России проектов, подобных существующему в СГУ, немного. Благодаря ему Саратов, всегда славящийся своими научными разработками, возвращает себе лидирующие позиции в этой сфере. Не будем забывать о важности человеческого ресурса. Многие специалисты в 90-е уехали из страны, российская наука осталась без целого поколения. Сейчас в СГУ готовят замечательные научные кадры, которые работают во многих институтах, в том числе в ИРЭ РАН". Последним значимым событием в СГУ стало получение вузом мегагранта на проведение исследований. Среди прочих эсгэушных грантов он выделяется особо: на эти деньги в университете месяц назад открыли лабораторию "Метаматериалы". А это вкупе с восстановлением НИИ электроники при вузе означает возрождение электронной науки в регионе.

В комментарии нашему агентству проректор по научно-исследовательской работе Дмитрий Усанов добавил: "Помимо практической пользы, которую ощутят предприятия региона, "чистая комната" позволит интегрировать молодежь в научную среду. Довольно долго была тенденция некой "оторванности" студенческого сообщества от ученого. Теперь, в том числе благодаря нашей лаборатории, студенты смогут работать вместе с учеными, общаться, получать необходимые навыки. Я рад, что качество образования повысится".

О возможностях для молодёжи сказал в приветственном слове руководитель Программы развития НИУ СГУ, декан факультета нано- и биомедицинских технологий, профессор С.Б. Вениг. "Одна из наших основных целей – подготовка специалистов, в частности, в области материаловедения, электроники. Сейчас университет и его базовые кафедры оборудованы современной техникой, которая даёт возможность решать научные задачи, не уезжая в другие институты, исследовательские центры", – подчеркнул Сергей Борисович. Профессор отметил также важность совместной работы университета и академии: "Именно в тесной связке они могут решать очень серьёзные задачи и в области подготовки специалистов, и в науке. Надеюсь, наше сотрудничество продлится ещё долгое время".

Приехали на презентацию и представители правительства Саратовской области. Заместитель министра промышленности и энергетики области Ольга Лутьянова поприветствовала присутствующих, отметив значение Саратовского университета в развитии науки, и обратила внимание на то, что в СГУ работает цепочка от идеи к внедрению ее в производство. Замминистра поздравила ученых с успехом и пожелала сотрудникам лаборатории "Метаматериалы" и открывшейся "чистой комнаты" продолжать и приумножать проводимые исследования.

Метаматериа?л — композиционный материал, свойства которого обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно созданной периодической структурой.

"Чистая комната" – помещение, в котором поддерживаются определённые условия (температура и влажность воздуха, давление, концентрация частиц в воздухе, таких как пыль или микроорганизмы) для проведения исследований. Она предназначена для проведения процессов литографии, (фото-, импринт- и электронно-лучевой литографии) и травления фокусированным ионным пучком для изготовления микро- и наноструктур в интересах лаборатории "Метаматериалы", обучения студентов и подготовки специалистов высшей квалификации, проведения исследований и работ в интересах предприятий региона.

Кстати - "комната" - это не просто четыре стены - скорее, это комплекс помещений, в которых располагается различное оборудование. Работать в таких можно лишь в специальных костюмах, пройдя предварительную очистку. Исследователь принимает весьма специфический душ, который смывает с кожи все бактерии и загрязнения, которые только возможны. Человека облачают в специальный глухой сверхчистый костюм. Ткань одноразовая, если многократное использование — то проходит специальную чистку, но за пределы комнаты все равно не выйдет. Даже воздух здесь многократно профильтрованный. При любом климате снаружи система не допускает отклонения от заданного параметра даже на 1%.

В России подобных "комнат" порядка 80-ти, но в СГУ - самая современная, с использования наиболее практичных технологий очистки. Сейчас помещения и приборы обживают молодые ученые совместно со студентами.

"Стоит понимать, что "чистая комната" - это не станок для производства деталей. Это область высоких технологий и объяснить практическую цель, не вдаваясь в технические подробности, практически невозможно. Представьте - есть какие-то высокотехнологичные приборы, с помощью которых можно делать уникальные исследования. Это уровень атомов, уровень нанометров. Делать эти исследования можно только в идеальных условиях - например, чтобы в воздухе не содержались грязь, пыль - потому что малейшая пылинка может испортить все. Поэтому и создаются такие "чистые комнаты", насыщаются специальными приборами - то есть как бы прибор в приборе. И получается, что в воздухе сохраняется концентрация, например, одного "плохого" атома на тысячу "хороших" атомов. Образно говоря. Да, это дорогостоящие условия для исследований, но при должном подходе, передав результаты предприятиям, можно в несколько раз окупить все вложения. Поэтому нам и было интересно построить такую "комнату" на базе СГУ" — разъяснил Сергей Никитов. "Трудно поверить, но если посчитать все вложения за последние пять лет в развитие этой отрасли со стороны университета, то цифра превышает 500 миллионов рублей", — говорит ректор СГУ Леонид Коссович.

Обновили и технический "парк" оборудования. Университет купил электронный микроскоп, очень чувствительные приборы для измерения параметров СВЧ-излучения. Руководитель лаборатории "Метаматериалы" Сергей Никитов рассказывает: "Рассмотреть крошечные структуры было невозможно, образцы специально возили в Японию ради одной-единственной фотографии. Теперь же все исследования можно производить в одном месте, не выходя из саратовской лаборатории".

Чистые помещения создаются и используются в медицине, фармакологии, на предприятиях электронной промышленности, а также для научных исследований. "Электронная промышленность в мире является одним из самых крупных потребителей чистых помещений. Требования к уровню чистоты в этой отрасли являются наиболее жесткими. Суть этих подходов заключается в создании изолирующих технологий, в физическом отделении определенного объема с чистым воздухом от окружающей среды. Для уменьшения загрязнения в чистых помещениях высокого класса применяются специальные системы вентиляции, при которых поток воздуха движется сверху вниз без турбулентностей. Посторонние частицы не разлетаются по всему помещению, а собираются потоком у пола" - рассказывают ученые. Например, всем известные микросхемы — изначально это пластинка размером с ноготь, с тончайшими проводниками и элементами нанометровых размеров. Упади на такую электронную конструкцию микронная пылинка — работа микросхемы будет нарушена. Если это датчик, то он потом будет грешить. Если кристалл кремния — то не будет выдавать требуемых параметров. Чем это чревато — все помнят хотя бы по неудачным запускам космических спутников, где, как правило, барахлит именно электронная начинка.

Ученые отмечают, что без использования подобных комнат было бы невозможно создание чипов для мобильных телефонов, создание оптоволоконной связи, огромного количества военных разработок. Без них немыслимо производство микроэлектронных схем, современное приборостроение и точная механика.

Уже сейчас с помощью чистой комнаты можно воплотить в жизнь разработку саратовских электронщиков — особые серебряные просветляющие пленки, которые позволяют повысить эффективность солнечных батарей в два-три раза. Можно точно изучать невидимые процессы в жидкостях. "Явить в свет" другую разработку — чувствительный нанодатчик бактерий, позволяющий проводить бак-анализ не в течение недели, а за 10 минут.

Лаборатория закрыта для посетителей извне. Но это вовсе не относится к продуктам, которые там будут исследоваться и изготавливаться, обещают в СГУ. И скоро мы их все увидим.

Ректор Л.Ю. Коссович, говоря о развитии радиоэлектронного направления в СГУ, напомнил присутствующим о прошедшей недавно встрече заместителя Председателя Правительства РФ Д.О. Рогозина с ректорами ведущих технических и классических вузов России. Доклад, сделанный на ней Леонидом Юрьевичем, стал поводом оценить масштабы того, что уже сделано и что ещё планируется сделать в этой сфере. Как отметил ректор, развитие направления связано с созданием базовой кафедры на предприятии "Тантал", открытием лаборатории "Метаматериалы" и возрождением Научно-исследовательского института механики и физики, а теперь – и с презентацией "чистой комнаты". Леонид Юрьевич поблагодарил за работу всех, кто участвовал в её создании, и поздравил присутствующих с этим замечательным событием.

Справка
История развития чистых помещений начинается с 1860 годов, когда известный шотландский хирург Джозеф Листер выдвинул теорию "чистоты". Из нее следовало, что удаление бактерий из больниц, а особенно операционных, должно предотвратить возникновение инфекций. Благодаря этому Листер добился значительного снижения инфекционных осложнений в операционных.

Чистые помещения того времени стали существенным "шагом вперед", однако в них все еще отсутствовал важнейший элемент современных технологий чистоты – вентиляция, с фильтрацией приточного воздуха.

Во время Второй мировой войны был проведён ряд изысканий вентиляции помещений и аэродинамики частиц, итогом коих стало внедрение понудительной вентиляции в помещении клиник именно имея цель борьбы с загрязнениями.

В то же время началась разработка первых чистых помещений для промышленного производства, и это, в основном, было обусловлено попытками повышения качества и надежности узлов и деталей различных видов вооружения, танков и самолетов. В это время были построены чистые помещения, в которых просто копировались конструкции операционных и опыт их эксплуатации. Но очень скоро пришло понимание того, что отсутствие микроорганизмов и отсутствие частиц - это не одно и то же. Значительные усилия были направлены на внедрение материалов, поверхность которых не выделяет частиц, а также на способы подачи "чистого" приточного воздуха в больших объемах. Заметной вехой в истории чистых помещений стала разработка в 1961 г. Концепции вентиляции с "однонаправленным", или "ламинарным" потоком воздуха.

Концепция вентиляции чистого помещения с помощью однонаправленного потока воздуха была очень быстро реализована во многих отраслях промышленности, в том числе в фармацевтической отрасли, где имелась крайняя необходимость в чистых помещениях высокой степени чистоты. Эти технологии на сегодняшний день усовершенствованы за счет развития техники, однако принципы остались неизменны.

Сейчас чистые помещения создаются и используются в медицине, фармакологии, на предприятиях электронной промышленности, а также для научных исследований.

В медицинских учреждениях чистые помещения необходимы в операционном блоке, палате реанимации и родильном отделении.

В фармацевтической промышленности используются системы чистых помещений, включающие в себя комнаты различных классов чистоты, предназначенные для различных этапов производственного процесса. Планировка помещений должна соответствовать логической последовательности производственных операций и требованиям по чистоте, сводить к минимуму возможность смешивания различных лекарственных средств или их компонентов, перекрестного загрязнения.

Электронная промышленность в мире является одним из самых крупных потребителей чистых помещений. Требования к уровню чистоты в этой отрасли являются наиболее жесткими. Тенденция постоянного роста этих требований привела к качественно новым подходам к созданию чистых сред. Суть этих подходов заключается в создании изолирующих технологий, т.е. в физическом отделении определенного объема с чистым воздухом от окружающей среды. Это разделение, как правило, герметичное, позволило исключить влияние одного из самых интенсивных источников загрязнений — человека. Применение изолирующих технологий влечет за собой широкое внедрение автоматизации и роботизации. Использование чистых помещений в микроэлектронике имеет свои особенности: на первый план выходят требования к чистоте воздушной среды по аэрозольным частицам. Повышенные требования предъявляются также к системе заземления чистого помещения, особенно в части обеспечения отсутствия статического электричества. В микроэлектронике требуется создание чистых помещений самых высоких классов чистоты с устройством перфорированных фальшполов для улучшения линий тока воздуха, т.е. повышения однонаправленности потока. (Источник: Википедия)