Институты Томского научного центра СО РАН в 2012 году получили целый ряд значимых результатов – как фундаментальных, так и прикладных, сообщает журнал «Территория интеллекта».

Как стало известно НИА Томск, в 2012 году для Института оптики атмосферы СО РАН одним из ярких результатов стало создание уникального лидарного комплекса для высокочувствительного дистанционного обнаружения взрывчатых веществ и взрывных устройств.

Создание комплекса, не имеющего мировых аналогов, явилось плодом интеграции ведущих научных школ. Он был разработан в кооперации трёх академических институтов: Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Института сильноточной электроники СО РАН и Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (Бийск). Это результат трёхлетнего цикла фундаментальных исследований по проектам «Физические основы дистанционных методов изучения атмосферы» (ИОА СО РАН) и «Способы и системы возбуждения газовых сред, генерация и применение мощного когерентного и спонтанного оптического излучения» (ИСЭ СО РАН).

Аппаратура, предназначенная для стационарной работы на контрольно-пропускных пунктах, позволяет распознавать в воздухе одиночные молекулы взрывчатых веществ на расстоянии до 50 метров. На сегодняшний день прибор находится в стадии опытной эксплуатации.

В состав комплекса также входит компактный ультрафиолетовый излучатель на основе электроразрядной эксимерной лазерной системы, позволяющей получить высококачественный световой пучок с перестройкой длины волны в спектральном диапазоне 247,5–249,5 нанометра. Достигнуты рекордные для данного класса лазеров значения энергии выходного излучения. В системе управления лазерным комплексом заложена автоматизация всех процессов, а также реализована автоматическая стабилизация заданных параметров излучения.

В Институте химии нефти СО РАН была создана комплексная технология увеличения нефтеотдачи залежей высоковязкой нефти паротепловым и физико-химическим воздействием с применением уникальных гелей и нефтевытесняющих композиций. Комплексная технология показала высокую эффективность на Усинском месторождении нефтяной компании «Лукойл». В 2008–2011 годах обработаны уже более 40 паронагнетательных скважин, в ходе чего дебиты по нефти добывающих скважин увеличились до объёмов 4–12 тонн в сутки, а обводнённость снизилась на 5–20 процентов. В 2012 году накопленная дополнительная добыча нефти превысила два миллиона тонн.

Проект «Разработка технологии получения высокоэффективного комплекса фитостеринов и ксантофиллов из верхового торфа Западной Сибири и его применение в космецевтике» получил поддержку Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонда Бортника). Он выполняется ИХН СО РАН и ООО «Сфагнум Пит», малым предприятием, созданным в рамках 217-го Федерального закона, и одним из его учредителей выступил институт.

В Институте мониторинга климатических и экологических систем СО РАН ведутся фундаментальные исследования, связанные с прогнозированием глобальных изменений климата. Удалось установить, что на территории Западной Сибири в зимние месяцы начала XXI века тренды среднемесячных приземных температур изменились от положительных (потепление) к отрицательным (похолодание). При этом наблюдаются положительные тренды для среднемесячного давления. Полученные результаты анализа пока только констатируют усиление блокирующих процессов, изменяющих тренд климатических изменений, но не вскрывают причины этого усиления. Для исследований последних необходим интегрированный мониторинг климаторегулирующих факторов земного и внеземного происхождения. Принципиальная концепция такого мониторинга в настоящее время разработана в ИМКЭС СО РАН.

В институте также успешно реализована разработка системы мониторинга опасных геологических процессов на базе многоканальных геофизических регистраторов. Она уже внедрена на нескольких магистральных газопроводах различных газотранспортных подразделений ОАО «Газпром». В настоящее время начато выполнение контракта с компанией Vietnam Electriciti, работы будут проводиться на площадке, выбранной под строительство атомной электростанции во Вьетнаме.

В Институте сильноточной электроники СО РАН одним из важнейших итогов года стало создание сразу нескольких многоканальных импульсных источников СВЧ-излучения. Эти генераторы, различные по своему устройству, мощности и частоте излучаемых импульсов, обладают общим уникальным качеством: при сложении излучения от нескольких каналов формируется узконаправленное излучение. Это позволяет во много раз повысить то расстояние, на котором поле излучения сохраняет высокую плотность мощности, необходимую для конкретных применений. Созданию устройств предшествовали многолетние фундаментальные исследования по программе СО РАН «Электроника больших мощностей, импульсная энергетика». Разработанные источники со временем лягут в основу новых радиолокационных систем, найдут применение в комплексах, предназначенных для испытания радиоэлектронных устройств.

Другой прорывной результат института, полученный в рамках программы фундаментальных исследований СО РАН, – «Физика низкотемпературной газоразрядной плазмы» касается получения многозарядных ионов различных веществ. Известный способ получения таких ионов заключается в нагреве плазмы миллиметровым СВЧ-излучением в условиях электронного циклотронного резонанса. Учёным из ИСЭ СО РАН совместно с коллегами из Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород) удалось существенно усовершенствовать этот подход, впервые получив в плазме вакуумной дуги ионы с рекордной восьмикратной зарядностью в условиях верхнего гибридного резонанса, то есть при существенно меньшем, чем обычно, магнитном поле, создание которого всегда энергетически или технологически затратно. Новый метод ожидает своего внедрения в инжекторных системах ускорителей тяжёлых ионов.

В институте активно ведутся и прикладные разработки. Так, в 2012 году был отработан метод нанесения теплосберегающего покрытия на полимерную плёнку, которая предназначена для снижения потерь тепловой энергии через светопрозрачные конструкции зданий и сооружений. Применение такой плёнки позволяет в два раза снизить потери тепла через окна, на 7–12 процентов уменьшив совокупные затраты энергии на отопление здания.

В Институте физики прочности и материаловедения СО РАН впервые разработаны принципы нелинейной волновой физики и механики разрушения. Теоретически и экспериментально показано, что зарождение и распространение трещины в нагруженном материале связано с возникновением и структурно-фазовым распадом наноструктурных состояний в зонах концентрации напряжений. Предложены методы управления данным процессом путём диспергирования зон наноструктурных состояний в зонах макроконцентраторов напряжений.

Разработано оборудование и технологии обработки сварных соединений ответственных узлов конструкций, обеспечивающие увеличение ресурса их работы в пять–десять раз, это является очень важным для условий космоса, низких температур Крайнего Севера.

Научным коллективом института разработана уникальная система технического зрения, предназначенная для прецизионной диагностики деформационного состояния элементов сложных конструкций. Было принято решение о проведении в 2014 году космического эксперимента совместно с ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королёва». В открытом космическом пространстве будет развёрнута специальная конструкция в форме штанги, изготовленная в Институте электросварки им. Патона НАН Украины. Для контроля деформации конструкции в процессе развёртывания и под действием факторов космического пространства система технического зрения будет установлена в космосе на одном из внешних элементов МКС. Полученные данные позволят осуществлять мониторинг поведения конструкции в процессе развёртывания и эксплуатации, включая испытываемые ею деформации в различных условиях. В течение 2013 года будет завершена подготовка к осуществлению эксперимента.

В Отделе структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН были синтезированы наноразмерные порошки простых кубических ферритов и композитов на их основе для медицины и биологии. В процессе совместных исследований с сотрудниками Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Новосибирск), Сибирским государственным медицинским университетом установлено, что они могут быть эффективно использованы в качестве сорбентов для магнитофекции, для сорбции ДНК/РНК при проведении ПЦР-диагностики, для увеличения срока хранения ферментов.

Дальнейшие исследования проводились в Институте Йожефа Стефана (Словения). На основе наночастиц, синтезированных в ОСМ ТНЦ СО РАН , были созданы композитные наночастицы – феррилипосомы, включающие биологические препараты. В ходе лабораторных испытаний доказано, что их использование позволяет в 20 раз повысить эффективность применения такого химиотерапевтического препарата, как доксорубиксин.

Магнитные наночастицы также представляют огромный интерес для генетических исследований. На их основе могут создаваться высокочувствительные системы количественного определения и идентификации фрагментов ДНК и РНК-молекул.

В Томском филиале Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН​ результатом года стало обобщение огромного массива данных по химическому составу подземных вод нефтегазоносных отложений арктических районов Западно-сибирского артезианского бассейна. Томские учёные установили, что появление воды на Земле обусловило создание минеральных продуктов, постепенно сложились месторождения, оформились ландшафты и рельефы. Таким образом, именно вода сыграла ключевую роль в процессе эволюции неживой материи.

В Томском филиале Института вычислительных технологий СО РАН совместно с ИМКЭС СО РАН завершились работы по созданию веб-ГИС платформы для обработки и анализа больших архивов климатических и метеорологических данных «Климат». Эта система, не имеющая аналогов в мире, предоставляет уникальные возможности проведения распределённой обработки и анализа пространственно-привязанных геофизических данных, запуска метеорологических моделей, визуализации результатов расчётов, совместной разработки приложений, обмена данными и результатами исследований с использованием любого графического интернет-браузера. Проведённое комплексное тестирование системы на примере изучения современных климатических изменений на территории Сибири показало её эффективность. В частности, на юге Западной Сибири выявлен рост длительности вегетационного периода и суммы эффективных температур, что должно привести к увеличению продуктивности растительности.