«Он понимал, что кроме знаний нужно еще кое-что». Кто такой Алексей Екимов — лауреат Нобелевской премии по химии

Одним из лауреатов Нобелевской премии по химии за 2023 год стал ученый из Ленинграда Алексей Екимов. «Фонтанка» поговорила с Алексеем Онущенко, его бывшим коллегой из Государственного оптического института им. Вавилова в Петербурге. Вместе с ним в 1981 году Екимов опубликовал работу, ставшую отправной точкой для исследования квантовых точек, за которые и была присуждена Нобелевка. Нобелевской премии по химии в 2023 году удостоены ленинградский исследователь Алексей Екимов, а также американские ученые Луис Брюс и Мунги Бавенди. Они открыли и синтезировали нанометровые полупроводниковые кристаллы, известные как квантовые точки. Как сообщили на сайте Нобелевского комитета, физики уже давно поняли, что наночастицы могут проявлять квантовые эффекты, которые зависят от их размера. Однако до определенного момента им не удавалось подтвердить эту теорию экспериментально. В 1980-х годах Алексей Екимов достиг значительного прорыва, создав размерно-зависимые квантовые эффекты в цветном стекле. Наночастицы хлорида меди, встроенные в стекло, влияли на его цвет благодаря квантовым эффектам и тем самым демонстрировали, как размер частиц сказывается на свойствах стекла. Впоследствии Луи Брюс первым в мире установил размерно-зависимые квантовые эффекты в частицах, находящихся в жидкости, а в 1993 году Мунги Бавенди совершил революцию в химическом производстве квантовых точек, получив практически идеальные частицы. Эти квантовые точки оказались пригодными для различных прикладных задач. Например, на основе этой технологии были сконструированы «квантовые» телевизоры, которые уже продаются в супермаркетах: у Samsung они называются QLED, а у LG — Nanocell. Другой потенциально полезный в быту прибор — квантовые холодильники, но пока они существуют только в виде прототипов. Всё это выросло из работы Екимова в Государственном оптическом институте им. Вавилова в 80-х годах прошлого века. После распада СССР он переехал в США, где сейчас работает в компании Nanocrystals Technology в Нью-Йорке. В Петербурге же остались его бывшие коллеги, один из которых — Алексей Онущенко, ведущий научный сотрудник научного отделения ГОИ «Стекло». Вместе с ним в 1981 году Екимов опубликовал работу, которая стала основой для дальнейших исследований квантовых точек. — Мы познакомились с Алексеем Ивановичем Екимовым в конце 70-х годов, когда он перешел в ГОИ из Физтеха (А. Ф. Иоффе) на должность старшего научного сотрудника и через некоторое время стал моим научным руководителем. Совместно мы выполнили большой цикл экспериментальных работ по исследованию спектрально-оптических свойств полупроводниковых частиц нанометрового размера, выращенных в объеме стеклообразной матрицы. В дальнейшем полупроводниковые нанокристаллы стали иногда называть квантовыми точками, и людям, далеким от науки, этот термин знаком в словосочетании «телевизоры на квантовых точках». Первая работа по полупроводниковым нанокристаллам была опубликована в журнале «Письма в ЖЭТФ» (Журнал экспериментальной и теоретической физики) в 1981 году. На нее, кстати, до сих пор ссылаются, поскольку именно эта небольшая и скромная работа стимулировала в определенной степени широкомасштабные исследования во многих научно-исследовательских коллективах по всему миру. — Как называлась та работа? — «Квантовый размерный эффект в трехмерных микрокристаллах полупроводников». Суть заключается в том, что спектральные свойства кристаллической частицы нанометрового размера (например, длина волны или цвет ее излучения) зависят от размера наночастицы и могут контролируемым образом меняться путем изменения этого размера. Эта работа вызвала лавинообразный процесс: особенно в плане разработки технологий получения разнообразных полупроводниковых нанокристаллов методами коллоидной химии (наука о физико-химических свойствах дисперсных систем и поверхностных явлениях. — Прим. ред.), так называемых коллоидных квантовых точек, которые и находят максимально широкое практическое применение в микроэлектронике, солнечной энергетике, медицине и пр. — Образец того журнала, случайно, не сохранился? — У меня есть только англоязычная версия этой публикации... Кстати, более широко известна публикация Quantum size effect in semiconductor microcrystals в журнале Solid State Communications (1985), в которой был рассмотрен более широкий набор полупроводниковых нанокристаллов. В 1981 году мы исследовали только галоидомедные фотохромные стекла, то есть стекла с нанокристаллами хлористой меди CuCl. Одно из возможных практических применений — солнцезащитные очки, обратимо меняющие свою окраску. — С чего началась ваша совместная с Алексеем Екимовым работа? — Я уже говорил, что он перешел в ГОИ на должность старшего научного сотрудника из Физтеха, где ему эту должность не давали. Он стал моим научным руководителем после того, как мы начали заниматься стеклами с полупроводниковыми частицами. В принципе мы с ним оканчивали одну и ту же кафедру в Ленинградском университете, физический факультет — это кафедра Евгения Фёдоровича Гросса, отца отечественной экситонной науки (экситон — это квазичастица, которая представляет собой электронное возбуждение, мигрирующее по кристаллу. — Прим. ред.). Алексей Иванович после окончания университета работал в Физтехе им. А. Ф. Иоффе и стал лауреатом Государственной премии за участие в исследованиях оптической ориентации в полупроводниках, выполненных командой Бориса Петровича Захарчени. Однако это не помогло получить должность старшего научного сотрудника, и он перешел в ГОИ, в лабораторию Михаила Никитича Толстого — лабораторию лазерных стекол, в которую я поступил в 1975 году. В 1979-м к нам обратились коллеги, попросили измерить спектры пропускания образцов фотохромных (меняющих прозрачность и цвет под воздействием света. — Прим. ред.) стекол при низкой температуре (в жидком азоте). Правильное полупроводниковое образование позволило нам сразу увидеть, что мы имеем дело с экситонными спектрами кристаллов хлористой меди (CuCl). А потом мы обнаружили, что эти спектры зависят от чего-то, а первоначально — просто от условий (температуры и времени) термообработки образцов. Важную роль сыграли измерения, сделанные В. В. Голубковым в Институте химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН, а также общение с теоретиками из Физтеха. Александр Львович Эфрос начиная с появления нашей первой экспериментальной работы интенсивно включился в теоретическое рассмотрение эффектов размерного квантования в полупроводниковых нанокристаллах. Очень изящная работа была опубликована братьями Алексеем Эфросом и Александром Эфросом в журнале «Физика и техника полупроводников» (1982). А Луис Брюс, который вместе с Екимовым сейчас получил премию, свою теоретическую работу по близкой тематике опубликовал только в 1983-м. — С ним вы знакомы? — В 2014 году я был на конференции в Париже, приуроченной к 30-летию коллоидных квантовых точек. Там были представлены три ключевых доклада — Брюса, Эфроса и Екимова, как возможных лауреатов Нобелевской премии по физике. К настоящему моменту Эфрос выпал из этой обоймы, но вместо него заступил коллоидный химик Мунги Бавенди, внесший выдающийся вклад в разработку технологии получения коллоидных квантовых точек и, на мой взгляд, действительно достойный получения Нобелевской премии по химии. В России работа по исследованию размерных эффектов в нанокристаллах полупроводников была отмечена Оптическим обществом им. Д. С. Рождественского. В 2013 г. Екимову, Эфросу и мне была вручена медаль Е. Ф. Гросса. — Помните, где в Ленинграде жил Екимов? — На Васильевском острове, улица Кораблестроителей. Номер дома не помню, но там еще кольцо, трамвай рядышком. Тут я вообще мало что могу рассказать, не сказал бы, что мы близко общались. — Что за за человек Алексей Екимов? — Он был очень активным. На самом деле, когда он перешел к нам, он очень рьяно взялся за совершенствование экспериментальной базы, хорошо понимая, какое экспериментальное оборудование необходимо для того, чтобы выполнить работу на высоком, качественном уровне. В ГОИ тогда было еще достаточно много валютных денег, и удалось закупить хорошее импортное оборудование: спектрофотометр, гелиевый криостат, криптоновый лазер. Сейчас такой возможности не осталось, а тогда можно было проводить измерения при низких температурах, вплоть до гелиевых, то есть до 4 градусов Кельвина, что соответствует примерно минус 270 градусам по шкале Цельсия. — Это он всё закупал в восьмидесятых годах? — Конец 70-х. Это был английский продувной криостат фирмы Oxford, спектрофотометр фирмы Perkin Elmer, американский криптоновый лазер Spectrа Physics. То есть было импортное хорошее оборудование, которое, конечно, появилось благодаря очень активной позиции Алексея Ивановича и его хорошему пониманию, что, собственно, нужно для получения хорошего физического результата. — То есть он умел добывать редкое для нашей страны оборудование? — У института было хорошее финансирование. Что касается Алексея Ивановича, то он умел убедить людей, принимающих решение, что нужно приобрести именно это оборудование. — Трудоголик? — Ну не знаю... Да нет, нормальный человек, без всяких вот таких странностей — типа слишком какой-то... Нет, он квалифицированный физик и хорошо понимающий, что для выполнения работы, кроме знаний, какого-то желания и работоспособности, нужно еще кое-что. К счастью, тогда вот это «кое-что» можно было в ГОИ получить, нужно было только постараться. Ну вот он и постарался. — Куда это всё оборудование делось сейчас? — Что-то осталось еще. Спектрофотометр остался, а криостат, к сожалению, вышел из строя. Но он бессмысленный уже, потому что у нас теперь нет криогенной станции. Ничего не осталось, понимаете. Государственный оптический институт фактически ликвидирован! — В каком году Екимов уехал в Штаты? Везде разная информация на этот счет. — Точно не помню, но где-то... Вот я весной 1989 года защищал кандидатскую диссертацию, он еще был, а где-то к концу года... То есть где-то, по-моему, в начале 1990-го... То ли в 1990-м, то ли в 1991 году, я уже плохо помню на самом деле. Тридцать лет прошло всё-таки. — Уже тогда было понятно, что здесь бесперспективно работать в этом направлении? — Ну не знаю... Не то чтобы было понятно, нет. Когда он еще уезжал, было более-менее нормально, то есть у нас не было проблем с гелием и была группа молодых ребят. Он еще взял там несколько человек... Двое человек у нас из Политеха работали, но в результате они оказались «на бобах», поскольку всё развалилось. Я ушел на должность старшего научного сотрудника в другую лабораторию и на другую тематику. По своей тематике старшего научного сотрудника получить не удалось. — Понятно. С тех пор вы с ним встречались? — Да, мы встречались два раза на международных конференциях. — В какие годы? — Один раз в 1995 году. Он уже был давно за рубежом. Это была конференция по оптическим свойствам нанокристаллов в Японии. А вторая — как раз в 2014-м в Париже, я уже рассказывал об этом. Первая попытка получить Нобелевскую премию по физике. Хорошо запомнил, потому что это был мой последний выезд. Больше я уже ни на какие конференции не выезжал.