Cum a ajuns un fizician din Moldova în „Top 2%” al celor mai importanți oameni de știință din lume, versiunea Universității Stanford?

Care este situația din știința moldovenească, de ce aflăm doar despre realizările din domeniul științelor exacte și care este legătura dintre industria jocurilor și activitatea fizicienilor teoreticieni? Despre toate acestea ne-a vorbit într-un interviu pentru NM Denis Nica, doctor habilitat în științe fizice, conducătorul unui grup de cercetători de la Universitatea de Stat din Moldova, care este unul dintre cei patru oameni de știință din Moldova incluși în clasamentul mondial „Top 2%” cei mai importanți savanți din lume conform Universității Stanford (SUA).

„Întreaga mea viață științifică este legată de Universitatea de Stat din Moldova (USM)”

Academia de Științe a Moldovei v-a declarat de două ori – în 2010 și în 2013 – cel mai de succes tânăr cercetător. Care este vârsta dvs. și de cât timp vă ocupați de activitatea științifică?

Am 43 de ani, dar mă ocup de activitatea științifică încă din anul trei de facultate. Am absolvit Facultatea de Fizică a Universității de Stat din Moldova, specialitatea „Fizică teoretică”. În anul trei, când mi-am ales conducătorul științific și direcția cercetărilor, am ajuns în grupul lui Evghenii Pokatilov, profesor, membru corespondent al Academiei de Științe a Moldovei – unul dintre cei trei fizicieni teoreticieni din Moldova renumiți în străinătate.

Sub îndrumarea sa, a avut loc formarea mea ca tânăr cercetător, sub îndrumarea sa mi-am susținut teza de doctor. Anume de la el am învățat să am o atitudine corectă față de cercetarea științifică, integritatea științifică și am obținut experiența științifică necesară. După moartea sa, am devenit conducătorul științific al laboratorului de fizică și inginerie a nanomaterialelor pe care el l-a înființat cândva. Acum, alături de colegii mei, continuăm cercetările în direcțiile în care a lucrat Pokatilov.

Întreaga mea carieră științifică și viața mea științifică sunt legate de Universitatea de Stat din Moldova. Am avut numeroase deplasări științifice peste hotare: în fiecare an, plecam în diferite țări pe două sau trei luni și activam în diferite grupuri de cercetare, rămânând colaborator de bază al USM.

Predați la Universitatea de Stat din Moldova?

La începutul anului 2012, am devenit șeful Catedrei Fizică teoretică a USM. Tot atunci am început și să predau. Dar anul trecut, am decis să plec din funcția de șef de catedră, pentru că este foarte dificil să îmbini activitatea administrativă și cercetările științifice. În prezent, sunt implicat în activitatea științifică în cadrul laboratorului de fizică și inginerie a nanomaterialelor „Evghenii Pokatilov” și, câte puțin, predau.

„Fizicienii ating cea mai mare eficiență științifică la vârsta de 30-35 de ani”

Câte articole publicați anual în revistele din străinătate?

Nu există un număr anumit. Acest lucru depinde de mai mulți factori. Cred că în condițiile Moldovei, pentru un grup mic de teoreticieni, din două sau trei persoane, două-trei articole importante înseamnă un rezultat bun. Dacă e să vorbim despre un grup în care activează până la opt persoane, e vorba despre cinci-șase articole pe an. Au fost și situații în care s-a publicat și mai mult timp de un an – până la zece articole în presa internațională evaluată, dar acest lucru s-a întâmplat atunci când unele rezultate nu au fost publicate imediat după ce acestea au fost obținute.

Care este vârsta medie a cercetătorilor din grupul dvs. științific?

Vârsta medie în grupul nostru de cercetători este de aproape 50 de ani. În grupurile academice, situația este mai tristă, pentru că acolo, vârsta medie depășește 60 de ani. Dar și la noi sunt probleme, pentru că cel mai nou colaborator tânăr, care a venit în grupul nostru, are deja 35 de ani. El încă se consideră tânăr cercetător, dar, cu părere de rău, după el nu a mai fost un flux de cadre.

Vârsta unui om de știință are vreo influență asupra productivității?

Conform statisticii mondiale, fizicienii ating cea mai mare productivitate științifică la vârsta de 30-35 de ani. Dar în acest caz, se are în vedere obținerea unor noi realizări inovatoare și nu publicarea articolelor. De obicei, numărul de articole publicate de un grup științific crește treptat, pe măsură ce grupul capătă experiența necesară și devine cunoscut în cercurile științifice.

„Chiar și acum culegem roadele creării unor mari școli științifice”

Toți cei patru cercetători din Moldova, care au fost incluși în „Top 2%”, activează în domeniul fizicii și al matematicii. De ce anume aceste direcții sunt de succes în Moldova?

Încă în perioada URSS, în Moldova au fost înființate școli destul de puternice în domeniul chimiei, matematicii și fizicii. Domeniul fizicii aplicate și al cercetării materialelor a fost foarte solicitat, au existat multe școli științifice cu oameni de știință remarcabili, care au fost lideri nu doar la nivel regional, dar și au fost foarte cunoscuți și în străinătate. Mă refer la fizicienii care au efectuat cercetări experimentale și teoretice în domeniul fizicii corpurilor solide și al microelectronicii. Spre bucuria noastră, chiar și acum culegem roadele creării acestor mari școli științifice.

După ce Moldova și-a proclamat independența, în știința fundamentală au apărut problemele. Cercetările fundamentale nu sunt orientate spre atragerea rapidă a finanțelor, dar necesită investiții financiare considerabile. Dacă pentru cercetările teoretice sunt suficiente niște calculatoare moderne puternice, un pix și o foaie de hârtie, ceea ce poate fi organizat în condițiile noastre, atunci cercetările experimentale necesită echipamente costisitoare și infrastructura corespunzătoare.

Doar țările dezvoltate și prospere își pot permite o dezvoltare globală a științei fundamentale. În aceste țări există industrie și sarcini pentru soluționarea cărora sunt necesare cercetări științifice. Cu părere de rău, oportunitățile cercetărilor experimentale sunt extrem de limitate în Moldova. De aceea s-a creat o situație în care grupurile științifice continuă cercetările în direcțiile care au fost stabilite anterior și le adaptează la realitățile moderne. În ultimii 20 de ani, s-au stabilit mai multe legături științifice cu grupurile științifice din alte țări. Dacă la început au fost legături istorice cu țările CSI , în ultimii 15 ani, s-au stabilit relații și cu echipe din statele Uniunii Europene și din SUA.

Există o rezervă bună, care a rămas din investițiile anterioare, există relații care permit experimentatorilor să călătorească și să lucreze cu echipamente moderne în străinătate. Asocierea acestor factori permite grupurilor noastre științifice să efectueze cercetări.

„Introducerea grafenului necesită investiții financiare considerabile și, bineînțeles, aceasta nu se face în Moldova”

Povestiți-ne despre cercetările pe care le efectuați acum.

Echipa mea de la USM este constituită, în mare parte, din fizicieni teoreticieni. Ne ocupăm de modelarea proprietăților conducției termice și electrice ale diferitelor structuri la scară nanometrică. Inclusiv astfel de nanostructuri populare, cum ar fi grafenul (aranjament planar de atomi de carbon – NM).

Dacă e să ofer un răspuns desfășurat, studiem conductivitatea termică (cât de bine conduce căldura acest material). I se acordă o atenție mare și în lume, pentru că această direcție are câteva clase mari de posibile aplicări.

Ce se poate face cu un asemenea nanomaterial?

Dacă se reduce cumva capacitatea materialului de a conduce căldura și, în același timp, nu se modifică celelalte caracteristici ale acestuia – cel mai adesea vorbim despre conductivitate electrică, se obține un material termoelectric excelent (capabil să transforme căldura în electricitate). Când se aplică într-un astfel de material un gradient de temperatură (o substanță sau un obiect mult mai fierbinte – NM), va fi generat curent electric. Și dimpotrivă, dacă trece curent prin el, apare un gradient de temperatură între capetele termoelectricului (curentul scade temperatura – NM) și acest material poate fi folosit pentru a răci punctele fierbinți ale cipurilor microelectronice moderne.

Cea de-a doua posibilă aplicare a materialelor cu conductivitate termică ultra-scăzută este izolarea termică simplă. Dacă poate fi realizat cumva un material nanostructurat sau un material care conține nanoparticule, care să fie relativ ieftin și să aibă o conductivitate termică foarte scăzută, acesta ar putea fi folosit, pe viitor, pentru a îmbunătăți izolarea termică a clădirilor, geamurilor, țevilor etc.

Al treilea, cel mai mare domeniu de aplicare posibilă, vizează identificarea materialelor cu o conductivitate termică înaltă. Astfel de nanomateriale sunt necesare pentru a elimina căldura de la punctele fierbinți ale microcipurilor și microprocesoarelor moderne. Schema clasică de răcire funcționează în felul următor: căldura de la elementul microelectronic încălzit este evacuată prin răcire cu apă sau aer; în acest caz, se elimină căldura din întregul element. Însă arhitectura cipurilor electronice moderne a devenit într-atât de complexă, încât acestea se încălzesc în mod neuniform. Adesea se creează situația în care anumite puncte din interiorul cipului, care sunt de mărimea câtorva microni, se dovedesc a fi mult mai fierbinți decât celelalte. Cum poate fi eliminată căldura de acolo? Metodele clasice nu sunt potrivite, pentru că nu pot fi folosite în interiorul cipului. Pentru aceasta, s-a propus o altă tehnologie, când canalele de evacuare a căldurii sunt așezate chiar la etapa de producere a cipului, direct din aceste puncte fierbinți; iar în calitate de material pentru astfel de canale sunt necesare nanomateriale cu o conductivitate termică înaltă. 

Dacă e să vorbim despre grafen, una dintre proprietățile acestuia, foarte atractivă pentru cercetători, este tocmai conductivitatea sa termică înaltă, care este de câteva ori mai mare decât orice analog volumic. De exemplu, conductivitatea termică a grafenului la temperatura camerei este de aproximativ 10 ori mai înaltă decât cea a cuprului și de aproximativ 2,5 ori mai mare decât a celui mai bun conductor termic volumic – diamantul.

Din câte înțeleg, grafenul încă nu și-a găsit aplicarea comercială?

Grafenul este un material relativ nou. În prezent, acesta se află la etapa de implementare. Acest lucru necesită investiții financiare mari și, desigur, nu se întâmplă în Moldova. Acum, se fac încercări de a integra materialele de grafen în tehnologiile standard, care funcționează pe bază de siliciu. În anul 2010, când Andre Geim și Konstantin Novoselov au primit Premiul Nobel pentru fizică pentru descoperirea grafenului și primele cercetări ale proprietăților sale de conductor de electricitate, în mass-media a început să se răspândească ideea că grafenul va înlocui siliciul. Dar nu, această înlocuire nu este posibilă. Însă împreună cu tehnologia siliciului, acesta va permite să fie îmbunătățiți semnificativ parametrii dispozitivelor microelectronice existente și ai celor viitoare.

Deci, aceasta este tehnologia viitorului? Cât de îndepărtat este acest viitor?

Greu de spus. Cum evoluează știința? Scopul unui om de știință constă în obținerea cunoștințelor. Adesea, noi doar vorbim despre o posibilă implementare. Dar nu noi ne ocupăm de implementarea comercială, pentru aceasta sunt alți specialiști. Și cât timp va trece până la implementare – nimeni nu poate spune. Din câte știu, în prezent există doar prototipuri de laborator ale dispozitivelor în care grafenul este utilizat împreună cu siliciul. Deocamdată nu există aplicarea pe larg în microelectronică.

Grafenul este creat acum în condiții de laborator și la nivel industrial, dar în cel din urmă caz, apare problema privind calitatea acestei pelicule. Pentru ca aceasta să aibă proprietățile sale unice, trebuie să fie de o calitate foarte bună și de aceea este costisitoare. Astăzi, producătorii încearcă să optimizeze procesele de producere în masă a materialelor pe bază de grafen, pentru a-l face mai accesibil.

„O bună citare a articolelor despre conductivitatea termică a grafenului mi-a permis să ajung în „Top 2%”

Ați putea să ne aduceți vreun exemplu de obiectiv pe care vi l-ați stabilit și rezultatul pe care l-ați obținut?

Grupul nostru a avut noroc: în anul 2001, în cadrul unei conferințe științifice, profesorul Pokatilov a făcut cunoștință cu Alexandr Balandin, un profesor tânăr din SUA. Profesorul Balandin a organizat o echipă experimentală la Universitatea din California, Riverside. La sfârșitul anului 2007, această echipă a fost prima din lume care a măsurat conductivitatea termică a grafenului.

Experimentatorii au obținut un rezultat neașteptat: conductivitatea termică a fost un record. Chiar dacă modelele teoretice existente pe atunci, aprobate experimental, preziceau reducerea conductivității termice la trecerea de la un material voluminos la nanostructură. De exemplu, conductivitatea termică a peliculelor subțiri ale siliciului este de aproximativ 10 ori mai mică decât la siliciul voluminos. De aceea la măsurarea conductivității termice a grafenului, experimentatorii nu s-au așteptat că aceasta va fi mai mare decât cea a grafitului, din care se obține grafenul.

Profesorul Balandin ne-a solicitat să facem o simulare a proprietăților conductoare termice ale grafenului pentru a interpreta cumva fizic valorile ridicate care urmau să fie obținute.

NewsMaker / Andrei Mardari

Așa și a fost stabilită una dintre sarcinile de care am început să ne ocupăm. Era începutul anului 2008. Dacă acum există deja un număr foarte mare de articole științifice cu diferite modele de conductivitate termică a grafenului, pe atunci practic nu existau asemenea rezultate. Ne-a luat ceva timp ca să dezvoltăm modelul de conductivitate termică, iar rezultatele noastre teoretice au confirmat faptul că grafenul are o conductivitate termică mai mare decât grafitul. Rezultatele au explicat, de ce se întâmplă acest lucru. După aceasta, în colaborare cu grupul profesorului Balandin, am publicat un articol despre conductivitatea termică a grafenului în revista „Applied Physics Letters”. A fost unul dintre primele articole în această direcție științifică și este citat pe larg (până acum a fost citat de peste 200 de ori). Anume citarea bună a articolelor despre conductivitatea termică a grafenului și a nanostructurilor semiconductoare mi-a permis să ajung în „Top 2%”.

Notă NM: Universitatea Stanford alcătuiește anual lista oamenilor de știință cu cele mai multe citări, înregistrați în baza internațională a cercetărilor. Autorii listei evaluează numărul de citări ale publicațiilor unui cercetător timp de un an și de-a lungul întregii cariere. Oamenii de știință sunt clasificați în 22 de domenii științifice și 174 de subdomenii. Baza de date internațională conține peste 9 milioane de persoane, iar în listă ajung doar 2% dintre cei cu cele mai multe citări, de aceea este intitulat „Top 2%”.

„Diferența dintre salariile din ștință și din sectorul real al economiei din Moldova este uriașă”

Spuneați anterior că în Moldova se punea o bază temeinică. Cum ați aprecia pregătirea studenților care sunt admiși în prezent în universități?

Scăderea generală a nivelului educației în domeniul științelor exacte este prezentă atât în Moldova, cât și în țările mult mai dezvoltate. Dar aceasta nu înseamnă că studenții sunt mai răi. S-au schimbat puțin prioritățile în toată lumea. Științele fundamentale nu sunt acum într-atât de prioritare și într-atât de interesante cum era acum 50-70 de ani. Au apărut multe domenii conexe în care activitatea este la fel de interesantă, salariile sunt mai mari și aceste domenii par mult mai atractive iar pentru tineri.

Salariile în știință sunt mici?

Da, așa e. Vreau să menționez că diferența dintre salariile în știință și în sectorul real al economiei Moldovei este uriașă, dar o asemenea diferență există și în țările dezvoltate. Însă în SUA, Germania, Belgia și în alte state ale UE, deși salariul unui cercetător științific și al unui profesor este mai mic decât salariul unui inginer-șef sau al unui manager într-o corporație mare, dar este de așa natură încât o persoană se simte în siguranță financiară și poate face ceea ce-i place.

În Moldova, fiind doar colaborator științific, ocupându-te doar de activitatea științifică, este foarte dificil să-ți rezolvi problemele financiare cotidiene. De aceea oamenii îmbină activitatea științifică cu cea didactică (și aceasta, de obicei, constituie 1,5-2 norme didactice) sau cu deplasările periodice peste hotare, unde activează, temporar, în bază de contract.

În Moldova, fiind doar colaborator științific, ocupându-te doar de activitatea științifică, este foarte dificil să-ți rezolvi problemele financiare cotidiene. De aceea oamenii îmbină activitatea științifică cu cea didactică (și aceasta, de obicei, constituie 1,5-2 norme didactice) sau cu deplasările periodice peste hotare, unde activează, temporar, în bază de contract.

Înseamnă că dezvoltarea științei este imposibilă fără sectorul privat?

Da. Niște cercetători științifici vor activa și fără un salariu mare, pentru că acest lucru este interesant pentru ei, dar pentru ca știința să evolueze cu adevărat, sunt necesare cercetări științifice de amploare, cu implicarea mai multor grupuri științifice.

Poate fi utilizată o astfel de alegorie: a obține rezultate științifice e ca și cum ai găsi o comoară pe o câmpie mare. Dacă tu singur ai luat hârlețul, o poți găsi, dar vei cheltui foarte mult timp și șansele tale sunt mici. E cu totul alta situația în care tu nu ești singur pe această câmpie – ai colegi, fiecare din aceștia sapă pe parcela sa. Astfel, voi veți găsi mai rapid comoara prin care se subînțeleg realizările științifice cu adevărat importante sau noi materiale cu proprietăți promițătoare.

„Situația privind perspectivele e mai dificilă. De aceea majoritatea pleacă în sectorul IT”

Ce ar trebui să se facă pentru a îmbunătăți situația din știința din Moldova?

Trebuie majorată finanțarea. Științele fundamentale necesită investiții semnificative în infrastructura cercetărilor, pentru că efectuarea cercetărilor în fizică, chimie și inginerie este imposibilă fără echipamente moderne. Toate acestea – pe de o parte. Iar pe de alta – finanțarea este necesară pentru a atrage cumva tineri. În condițiile din Moldova, când foarte mulți tineri pleacă în Vest sau în Est, problema privind atragerea cadrelor tinere în cercetările științifice este deosebit de acută. Printre tinerii rămași sunt băieți care ar putea să se ocupe de știință, dar care sunt perspectivele lor profesionale și financiare? În ce privește perspectivele, este dificil. De aceea majoritatea pleacă în sectorul IT, unde situația privind finanțele și perspectivele este mai bună.

Există și lucruri ce nu au legătură cu finanțarea. Trebuie redus volumul de activitate cu hârtiile – diferite planuri și rapoarte – în știință și în educație. Și statul ar trebui să decidă: are nevoie de știința fundamentală sau nu. Dacă are nevoie, trebuie să privească în direcția învățământului liceal. Din diferite motive, numărul de ore de studiere a fizicii, chimiei și matematicii se reduce permanent. Dacă aceasta se reduce  acolo, atunci când absolventul vine la universitate, nu are cunoștințele de bază necesare și cuvântul „fizica” îl sperie. Nu vorbesc despre faptul că îmbunătățirea situației va genera neapărat anumite progrese științifice revoluționare care ar merita, de exemplu, Premiul Nobel. Dar orice stat independent trebuie să aibă propria știință fundamentală, care constituie inclusiv un indicator al nivelului de dezvoltare a țării.

În ultimii 10 ani, la noi se realizează o reformă după alta, de aceea cercetătorii științifici nu știu, cum se vor schimba condițiile activității lor peste un an. În astfel de condiții, este foarte dificil să atragi tineri.

Ați amintit de reforme. Ce credeți despre reforma recentă a universităților?

Această reformă este oportună, pentru că și institutele Academiei de Științe au rămas fără fluxul de cadre tinere. Și acestea au probleme în ce privește vârsta medie a colaboratorilor. Însă pentru realizarea unei astfel de reforme a fot nevoie de un număr mult mai mare de dezbateri și de planificare. La această etapă, nici eu și nici mulți alții nu prea putem înțelege, cum se vor implementa toate acestea.

NewsMaker / Andrei Mardari

„Când se simulează mișcările în jocurile pe calculator, se rezolvă ecuații fizice reale”

Echipamentele sunt necesare nu doar pentru cercetările practice, dar și pentru cele teoretice. Cât de bine sunt dotate laboratoarele dvs.?

Pentru grupurile teoretice, situația a devenit acum mai bună decât cea din anii 1990. În ultimul timp, au fost destul de multe granturi internaționale și naționale, care au permis grupurilor științifice să obțină finanțare pentru achiziționarea calculatoarelor de înaltă performanță, necesare pentru modelare: stații de servere sau calculatoare cu plăci video puternice. Grație unor astfel de proiecte, echipa mea este asigurată cu echipamente pentru câțiva ani înainte. Fiecare colaborator care se ocupă de calcule are un calculator puternic cu procesoare multi-core și placă video multi-core.

De ce se folosește o placă video pentru calcule?

Pentru că o placă video modernă înseamnă un mini-calculator complet, cu propria memorie, separată și cu mii de nuclee de procesor. Fiecare astfel de nucleu este inferior ca performanță față de nucleele procesorului principal, dar numărul lor mare le permite să fie utilizate nu doar pentru procesarea informațiilor video, ci și pentru rezolvarea problemelor de calcul. Când se simulează la calculator mișcarea obiectelor reale sau a fenomenelor naturale în jocurile computerizate sau la televizor, se rezolvă ecuații fizice reale. Și utilizarea plăcii video în astfel de scopuri este justificată pe deplin.

---

Abonați-vă la canalul de Telegram NewsMaker în română. Relatăm despre cele mai importante știri din țară și de peste hotare.

---

---

Vreți să susțineți ceea ce facem?

Puteți contribui la realizarea jurnalismului calitativ. Pentru aceasta, puteți contribui printr-o donație unică prin sistemul E-commerce de la maib sau puteți întocmi un abonament lunar pe Patreon! În acest mod, puteți fi parte a schimbării în bine pentru Moldova. Datorită contribuției dvs, noi vom avea posibilitatea să transformăm în realitate și mai multe proiecte noi și importante și, ceea ce este la fel de important, să rămânem independenți. Indiferent de mărimea contribuției, veți primi un mic cadou. Accesați linkul pentru a fi complicele nostru. Nu este greu, ba chiar plăcut.

Susțineți NewsMaker!

---