Владимир Белотелов: Мы пытаемся делать то, что действительно нужно

«В то, что магнитометр будет иметь такую высокую чувствительность, некоторые большие авторитеты на Западе не поверили, сказали, что это профанация. А в России многие считали, что это совершенно никому не нужная вещь, неактуальная. И я не очень себе представлял, как этим дальше заниматься. Но Владимир Белотелов пригласил меня на семинар, а после него предложил здесь работать. Я даже удивился, сказал: “А что, вам это нужно?”»

Так Петр Ветошко описывает историю своего появления в лаборатории магнитооптики, плазмоники и нанофотоники Российского квантового центра (РКЦ). Это было год назад, а теперь Ветошко и руководитель группы, доктор физико-математических наук Владимир Белотелов получили крупный грант Российского научного фонда (РНФ) на применение физических принципов и разработку сенсоров магнитного поля для кардиологии.

Мотивации и инвестиции

Ветошко начинает рассказ о сенсорах с их самого понятного практического применения – магнитной кардиографии. Но почти сразу оговаривается: «Честно говоря, обычно исследование начинается не с практической мотивации, а с научной проблемы». Ветошко увлечен не сенсорами, а удивительными свойствами магнитного поля, о котором может говорить часами. Прикладная польза для большинства ученых – приятное, но не обязательное дополнение к процессу познания, и Ветошко с Белотеловым здесь не исключение.

«Когда я пришел в Российский квантовый центр в 2013 году, я все-таки больше думал про фундаментальную науку, – рассказывает Белотелов. – Потом в силу разных обстоятельств этот акцент стал смещаться в сторону прикладных исследований. Этих обстоятельств два: во-первых, хочется, чтобы исследование не оставалось просто красивой статьей в журнале Nature, а шло дальше. Во-вторых, достаточно сложно получать финансирование, занимаясь только фундаментальной наукой».

На том, что научная работа должна иметь явный практический, если не сразу коммерческий, выхлоп, настаивает и руководство Российского квантового центра. И неудивительно – ведь центр финансируют частные инвесторы, а не меценаты. Технологией, которую проще всего довести до реального прототипа, оказались как раз магнитные сенсоры, с которыми в РКЦ пришел Петр Ветошко.

Крысы и кристаллы

Классический метод анализа сердечной деятельности – электрокардиограмма – основан на исследовании электрических сигналов, сопровождающих сердечную деятельность. Но работающее сердце создает и магнитное поле. Магнитная кардиограмма имеет над электрической несколько преимуществ; во всяком случае, для полноты картины было бы ценно измерять и электрические, и магнитные сигналы. Магнитокардиограммы пока не стали новым медицинским стандартом, но все к этому идет.

Ветошко показывает деревянную подставку, на которой располагают подопытных крыс, и магнитокардиограмму грызуна, на вид мало чем отличающуюся от обычной ЭКГ.

Главное здесь – не живые сердца, а сердце прибора, магнитометр нового типа. Ветошко открывает коробочку, в ней – россыпь тонких прозрачных пластинок, в центре каждой – небольшое коричневое пятно. Это и есть чувствительные элементы магнитных сенсоров, которые могут совершить революцию в анализе сердечной деятельности.

Основа технологии – материал с уникальным свойством, так называемой магнитной когерентностью. Для того чтобы из материала можно было сделать эффективный сенсор магнитного поля, магнитные моменты в нем должны быть направлены в одну сторону – это и называется магнитной когерентностью. Но законы квантовой механики не слишком доброжелательно относятся к такому состоянию вещества, и чтобы склонить ее к компромиссу, пришлось использовать очень хитрое вещество – искусственно выращенный кристалл феррита-граната.

«Для этого нужен очень хороший, почти идеальный кристалл, – рассказывает Ветошко. – И такой кристалл существует, только в последние годы на него обращают мало внимания. Можно сказать, он выпал из обоймы».

В обойме ферриты-гранаты были в 1970–1980-е годы, когда на их основе создавали компьютерную память. Но кремниевый подход оказался дешевле и удобнее. «Интерес несколько угас, – говорит Белотелов. – Для сенсоров магнитного поля ферриты-гранаты также применяли, но так вышло, что никто не рассчитывал, что с их помощью можно достичь очень высокой чувствительности».

Конкуренция и коммерция

Коммерческий успех изобретенных в РКЦ магнитных сенсоров нельзя назвать предопределенным. У них есть сильные конкуренты. «Большинство идет по пути использования сенсоров, которые работают на базе SQUID – сверхпроводящих квантовых интерференционных приборов», – говорит Белотелов. Безусловное преимущество SQUID – высочайшая чувствительность. С другой стороны, прибор приходится охлаждать до сверхнизких температур. Феррит-гранатовые сенсоры менее точны, но работают при комнатной температуре. Отсутствие необходимости устанавливать высокотехнологичное охлаждающее оборудование – скажем, в провинциальной больнице – важное преимущество.

Казалось бы, удивительно, что все проглядели чудесную феррит-гранатовую технологию. Белотелов и Ветошко уверены, что дело здесь отчасти в везении. Ферриты-гранаты давно вышли из моды и были практически забыты. Во многом благодаря этому Россия стала единственной обладательницей уникальной технологии магнитной сенсорики нового типа. В ближайшее время сенсоры будут доведены до инженерного образца, готового для клинических испытаний. А что дальше?

Магнитным сенсорам повезло и в том, что эта тема оказалась в Российском квантовом центре – организации необычного типа, испытывающей намного меньше проблем с финансированием по сравнению с большинством научных организаций страны. «Здесь нет космических зарплат или невероятного престижа, – поясняет Ветошко. – Просто есть возможность нормально работать». Когда Белотелов создавал в 2013 году новую группу, лаборатория была оснащена по лучшим мировым стандартам.

Но сказка может закончиться. Финансирование, которое группа получает от Российского квантового центра, не безгранично, пока лаборатории удается находить дополнительные гранты, например от Российского научного фонда, но вопрос о самостоятельном коммерческом заработке стоит очень остро.

«У нас есть два пути, – говорит Белотелов, – либо продать нашу идею промышленному партнеру, либо создавать спин-офф-компанию и действовать самостоятельно. Пока склоняемся ко второму – создать спин-офф, частично финансируемый фондом “Сколково”, у которого есть для таких стартапов специальная программа».

У Ветошко, лабораторного исследователя, другая позиция: «Говорят: вам нужен менеджмент, вы должны то, вы должны это. Я говорю: ребята, если бы мы продавали зубные щетки, то да, все это нужно. Трудно разбогатеть, выйдя на рынок с мешком зубных щеток. А если мы кокаин продаем? Мы пытаемся делать то, что людям действительно нужно».

По мнению ученого, не он должен продавливать свои идеи на рынок, а рынок должен обращаться к нему за новыми идеями: «Пусть у нас с промышленностью не все хорошо, но у нас милитаризация, импортозамещение. Я бы хотел наблюдать, как нынешние военные приходят в Академию наук и просят что-нибудь создать, сенсор или тепловизор. Но я ничего такого не вижу. Должны быть толкающие пружины, но пока эти пружины никуда ничего не толкают».

Даже в Российском квантовом центре будущее уникальной технологии оказывается под вопросом. Феррит-гранатовым сенсорам повезло уже дважды, приходится надеяться, что повезет еще один раз.С