Ученые БФУ им. И. Канта разрабатывают с коллегами из Словакии высокочувствительный сенсор для промышленности и медицины

Ученые России и Словакии работают над созданием высокочувствительного сенсора, который поможет искать нано- и микродефекты в промышленных изделиях и проводить высокоточные медицинские анализы и мониторинги, пишет пресс-служба конкурса «Лидеры России». Российскую команду проекта возглавляет финалистка трека «Наука» четвертого сезона конкурса управленцев «Лидеры России» — флагманского проекта президентской платформы «Россия – страна возможностей» —  директор научно-образовательного центра «Умные материалы и биомедицинские приложения» Валерия Родионова.

Внешне сенсор будет напоминать DVD-диск, но только гораздо меньшего размера: от 3х3 мм до 10х10 мм. При этом минимальная область сканирования составит окружность диаметром от 5 до 50 микрометров, что тоньше человеческого волоса.

«Например, у человека была сломана кость, и её скрепили имплантом, в составе которого есть магнитный материал. Наш сенсор позволит отслеживать мельчайшие изменения или нарушения конструкции, не используя при этом рентген. Или, предположим, пациенту надо сделать анализ крови по 5-8 показателям. Сейчас для этого возьмут несколько миллилитров крови и будут поэтапно проводить исследования. Наша разработка позволить выполнить все анализы за один прием и использовать в 1 000 раз меньше крови», – уточнила Валерия Родионова.

Проект по созданию сенсора переменных и постоянных магнитных полей с оптическим считыванием сигнала рассчитан на три года. С российской стороны в нем участвует научно-образовательный центр «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ им. И. Канта (Калининград), от Словакии — Университет Павла Йозефа Шафарика (Кошице). Каждый из партнеров будет вкладывать в совместную разработку около пяти миллионов рублей в год. От России финансирование осуществляет Министерство науки и высшего образования РФ, от иностранных коллег —Словацкое агентство исследований и развития (Slovak Research and Development Agency).

«В команде проекта по семь человек от каждого государства, в основном это молодые ученые. Российский коллектив сконцентрирован на моделировании, исследовании и анализе магнитных, оптических и магнитооптических свойств материалов. В этом нам помогают заведующий кафедрой магнетизма МГУ им. М.В. Ломоносова Николай Перов и профессор НИТУ МИСиС Лариса Панина, — уточнила Валерия Родионова. — От Словакии участвуют эксперты в области низкоразмерных магнитов, спиновых кластеров и наноструктурированных материалов. Среди них такие известные ученые, как Владимир Команицкий, Эрик Чижмар, Роберт Тарасенко, Владимир Ткач. Мы давно вместе работаем, и у нас хорошие отношения. Современная геополитическая ситуация немного затрудняет взаимодействие, например, сложнее пересылать между странами экспериментальные образцы, но тем не менее работа продолжается согласно установленному и согласованному графику».

Она сообщила, что в научных исследованиях будет задействована также молодежь Калининграда: «Студенты и школьники смогут принять участие в проведении экспериментальных исследований, моделировании, обработке и анализе полученных данных. Задач хватит на всех!». Валерия Родионова напомнила, что созданием сенсора магнитных полей ученые БФУ им. И. Канта и МГУ им. М. В. Ломоносова занимаются уже девять лет. Идея нынешнего проекта принадлежит Виктору Беляеву, который возглавляет лабораторию магнитооптических исследований центра «Умные материалы и биомедицинские приложения». 

«Для проведения некоторых экспериментов нам будет необходимо научное оборудование, которое есть в Словакии, поэтому мы обратились к иностранным коллегам с предложением провести совместную работу. И в феврале 2022 года мы получили грант Министерства науки и высшего образования РФ на эти цели», – уточнил Виктор Беляев.

В 2020 году ученые БФУ им. И. Канта уже разработали и запатентовали датчик постоянного магнитного поля на основе магнитоплазмонного кристалла. Теперь международной команде предстоит расширить функционал этого изобретения и добавить возможность измерения переменных полей. 

«Сенсор постоянных полей нужен для обнаружения мельчайших дефектов в металлических изделиях и мониторинга состояния медицинских имплантов. А переменные поля подойдут для магнитокардиографии, то есть диагностики сердечных заболеваний на ранних стадиях», — отметила Валерия Родионова.

Она также уточнила, что интеллектуальные права на результаты проекта, которые исследователи получат в 2024 году, будут разделены между Россией и Словакией согласно вкладу сторон.
В четвертом сезоне конкурса управленцев «Лидеры России» на участие в треке «Наука» было подано более шести тысяч заявок со всей страны: 33 человека стали победителями трека, 18 вышли в суперфинал, девять из них в мае 2022 года вошли в число победителей конкурса