профессора Президент Беларуси Александр Лукашенко особо акцентировал внимание на значимость прикладных научных исследований в сфере качества продукции. В частности, Глава государства отметил деятельность ведущего научного сотрудника Института физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси доктора физико-математических наук Михаила Ходасевича.

Невидимые маркеры производителя

«Мой путь в науку начался с 1981 года. Я учился в 8-м классе, когда в нашу СШ № 1 г. Борисова пришел работать новый учитель физики – Николай Казимирович Янчик. Он готовил ребят для участия в областных и республиканских олимпиадах. А я всегда интересовался этой наукой, ведь мама тоже в свое время преподавала физику. Так я и стал постепенно углублять свои познания, – поделился Михаил Александрович. – Позже Николай Казимирович познакомил меня со своими бывшими учениками, поступившими в Московский физико-технический институт. Окончив это учебное заведение в 1989 году, я пришел работать в Институт физики АН БССР».

В настоящее время областью научных интересов Михаила Ходасевича является многопараметрический спектральный анализ. «Спектроскопия – одно из самых результативных направлений исследований, которые проводятся в Институте физики. В зависимости от вида спектроскопии и диапазона длин волн или частот электромагнитного излучения каждый объект обладает своим «спектральным отпечатком», – поясняет ученый. – Как и с помощью отпечатков пальцев при соблюдении некоторых условий можно определить состав или характерные особенности объектов исследования».

В качестве примера Михаил Александрович привел нефтехимические продукты, в которые могут добавлять определенные маркеры, характерные только для конкретной страны или даже завода. «В свое время на протяжении четырех лет мы работали с молдавскими коллегами над выявлением подделок вин. Оказалось, что спектральные характеристики вина существенно зависят от климатических условий, почв, на которых выращивают виноград, а также от способов его обработки. Мы научились анализировать спектры пропускания и показали, какая продукция выращена в конкретном регионе, а какая ввезена недобросовестным продавцом, – отметил исследователь. – Был схожий опыт и в 2011–2012 годах, когда для российских заказчиков выполняли проект по определению контрафактной водочной продукции. Производители пытались бороться с мошенниками путем выпуска специализированной тары, наклеивания на нее акцизных марок, но не рассматривали оптические характеристики непосредственно содержимого этой тары. Несмотря на множество вкусо-ароматических добавок в водках, мы смогли определить условия, при которых многопараметрический анализ спектральных характеристик позволил со стопроцентной точностью выявлять контрафактную продукцию».

Стекло и сталь

Применима спектроскопия и в других областях, например в искусстве. В настоящее время прорабатывается совместный проект с российскими коллегами. «Проблема в том, что часто даже эксперты-историки не могут однозначно указать страну, регион или город, в которых было создано имеющее историческую ценность произведение искусства из смальты или стекла. Например, новгородское – это стекло, полоцкое или было завезено из Италии. Так что задача спектрального анализа в данном случае заключается не в том, чтобы отличить подделку, а в определении географического местонахождения производства, – отметил М. Ходасевич.

Существует большое количество видов спектроскопии, они разнятся по информативности, виду воздействия на объект и применяемой аппаратуре. «При использовании лазерной эмиссионной спектроскопии воздействие на вещество приводит к образованию облачка плазмы. А далее по его спектру можно, например, определить состав низколегированных сталей. Сортировка сталей на этапе переработки очень важна, чтобы получить качественный продукт, – рассказал ученый. – Есть и другие виды спектроскопии, например терагерцового частотного диапазона, излучение в котором в отличие от рентгеновского не опасно для людей и способно проникать сквозь большинство неметаллических сред. Практическое воплощение – бесконтактная диагностика при экологическом мониторинге и производстве лекарств, при исследовании различных полупроводниковых, керамических, полимерных и композитных материалов, при выявлении вредных и опасных веществ».

Михаил Александрович с гордостью отметил, что в Институте физики проводятся исследования с применением разных видов спектроскопии: «Ко всем видам спектров применимы методы обработки многопараметрических данных, которые мы развиваем. Нам не важен вид спектра, значимо лишь то, что это большой массив информации, который характеризует исследуемые объекты. В техническом плане мы обладаем даже большими возможностями, чем те, которые задействуем сейчас. И материальная база продолжает обновляться».

Научная эстафета

Михаил Александрович гордится своими учениками. И для этого есть все основания. Так, аспирантка третьего года Дарья Королько принимала участие в международном проекте, направленном на замену стандартного метода определения растительного источника сахарозы на новый, более простой и дешевый. «Сегодня стандартный метод определения растительного источника сахарозы – сахарного тростника либо сахарной свеклы – это релаксометрия ядерного магнитного резонанса. Это дорого, долго и требует использования сложного оборудования. А мы показали, что с помощью абсорбционной спектроскопии оптического диапазона можно быстро, легко и дешево решить эту задачу, причем со стопроцентной точностью. Это отличный результат, за который не стыдно», – поделилась Дарья.

Рассказала аспирантка и о проекте по сортировке отходов из пластика, который уже подходит к логическому завершению: «В европейских странах перерабатывается около 30% использованного пластика, а в мире в целом – около 9%. Есть немало методов, чтобы классифицировать пластик перед вторичной переработкой для получения качественного продукта, но в основном они очень трудоемкие. Оптический метод – более точный, но проблема в том, если пластик долго лежал или подвергся воздействию солнечных лучей, из-за чего потерял прозрачность, сложно определить его вид. Благодаря нашему методу сделать это можно с очень высокой точностью».

«Я думаю, первой пробой в области внедрения многопараметрического спектрального анализа станут флуоресцентные термометры, – отметил Михаил Ходасевич. – Их преимущество – в широком диапазоне температур и высокой точности до долей градуса. Это дает ряд дополнительных возможностей. Например, такие термометры будут применимы в медицине для безопасной локализации области повышенной температуры внутри тела человека. Над этим проектом мы трудились совместно с коллегами из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО)».

Говоря о планах на будущее, Михаил Александрович ставит задачу поднять точность определения элементного состава сталей: «Сейчас определяем с отклонением до шести сотых процента по углероду, кроме этого умеем хорошо определять еще 7 элементов. За последние два года точность подняли вдвое, но постараемся добиться лучших результатов».

В завершение ученый анонсировал еще несколько интересных проектов. Так, планируется задействовать многолетние связи с коллегами из Санкт-Петербурга в области культурного наследия. Есть договоренность о работе с Эрмитажем по датировке монет из серебряно-медного сплава. Осуществляется сотрудничество в сфере народной медицины с Китаем – белорусские ученые работают над определением географического происхождения растительного лекарственного сырья. В этом проекте участвуют Полина Колодочка и Полина Куликовская – студенты БГУ, которые уже более года являются сотрудниками Института физики.

Юлия РУДЯКОВА

Фото автора, «Навука»