Люди Республики: как ученые Казахстана разрабатывают материалы для энергетики будущего

Ядерная физика — это не только атомная энергетика и радиация, но и исследования, которые могут найти применение в медицине, космической отрасли и энергетике. Казахстанские ученые работают над созданием материалов для ядерных батарей и разработкой технологий получения водорода с использованием солнечной энергии.

От материаловедения к ядерной физике

По словам Женисбека Куспанова, интерес к науке начался с физики и материаловедения. Он получил образование в области материаловедения и инженерии в Satbayev University, защитил докторскую степень PhD, а сегодня занимается исследовательской деятельностью в Институте ядерной физики.

Важную роль в его профессиональном становлении сыграл научный руководитель Чингис Даулбаев, который помог развить исследовательское мышление и поддержал стремление молодого ученого углубляться в научные вопросы.

— Меня всегда привлекала возможность понять, как устроены материалы и почему даже небольшие изменения их состава могут существенно влиять на свойства. Со временем этот интерес перерос в желание не просто изучать уже известные закономерности, но и создавать новые материалы, находить решения актуальных научных задач, — говорит он.

Работа в Институте ядерной физики позволила ему расширить круг научных интересов и связать исследования материалов с более широкими задачами — от получения водорода с использованием солнечной энергии до разработки материалов для ядерных батарей.

— Для меня наука — это прежде всего постоянный поиск. Не всегда эксперимент дает ожидаемый результат, но именно попытки понять причины происходящего нередко приводят к новым идеям. Эта возможность открывать новое и приносить практическую пользу и определяет мой интерес к научной деятельности, — отмечает ученый.

Сегодня Женисбек работает по двум основным направлениям. Первое связано с разработкой фотокатализаторов для получения водорода с использованием солнечной энергии. Второе — исследование материалов и полупроводниковых преобразователей для ядерных батарей.

В области фотокатализа ученые разрабатывают материалы, способные преобразовывать энергию света в химическую энергию. Главная задача — повысить эффективность получения водорода под действием солнечного излучения.

Второе направление исследований связано с преобразованием энергии радиоактивных изотопов в электричество. В частности, ученый изучает возможности создания бетавольтаических батарей. В таких устройствах энергия бета-излучения радиоактивных изотопов, например никеля-63, преобразуется в электрическую энергию с помощью полупроводниковых материалов.

— На первый взгляд, эти направления могут показаться совершенно разными, но их объединяет общая задача — эффективное преобразование энергии и разработка новых энергетических технологий. Для меня важно не только получать научные результаты, но и приближать их к практическому применению, — говорит Женисбек Куспанов.

Где могут применяться ядерные батареи

Многие связывают ядерную физику исключительно с атомной энергетикой или радиацией. Однако, по словам ученого, сфера ее применения гораздо шире: она играет важную роль в медицине, промышленности, материаловедении и энергетике.

Одним из перспективных направлений являются ядерные батареи, которые могут обеспечивать длительное энергоснабжение устройств в условиях, когда сложно регулярно менять или заряжать источники питания. Это могут быть кардиостимуляторы, удаленные датчики, космические аппараты и автономные системы мониторинга. Бетавольтаические батареи предназначены не для питания мощных бытовых приборов, а для длительного энергоснабжения устройств с низким энергопотреблением.

— Для Казахстана такие исследования открывают возможность не просто использовать готовые технологии, но и самостоятельно разрабатывать материалы и полупроводниковые преобразователи, лежащие в их основе. Это позволит укреплять отечественный научный потенциал и создавать новые технологические компетенции, — уверен Женисбек Куспанов.

Что необходимо казахстанской науке

По мнению ученого, в Казахстане сформировалась научная школа в области ядерной физики, работают опытные специалисты и существует исследовательская инфраструктура. Это важный научный потенциал страны.

Вместе с тем для дальнейшего развития необходимо развивать междисциплинарные исследования, объединяющие ядерную физику, материаловедение, полупроводниковые технологии и энергетику.

Среди приоритетных задач Женисбек Куспанов выделяет модернизацию лабораторного оборудования, стабильное финансирование научных проектов и подготовку молодых специалистов. Отдельное внимание ученый уделяет переходу от фундаментальных исследований к практическим технологиям.

— При этом уровень науки нельзя оценивать только количеством публикаций. Не менее важны научная новизна результатов, их международное значение и вклад в развитие новых технологий, — подчеркивает он.

Как удержать молодых ученых в Казахстане

Одним из условий развития науки Женисбек Куспанов считает создание привлекательной профессиональной среды для молодых исследователей.

— На мой взгляд, одна из главных проблем заключается в том, что молодые специалисты не всегда видят четкие перспективы профессионального роста. Научные исследования требуют многих лет работы, поэтому молодому ученому важно понимать, что его труд будет востребован и у него будет возможность развиваться, — отмечает он.

Для этого необходимо предоставлять молодым исследователям доступ к современному оборудованию, возможность участвовать в международных проектах и реализовывать собственные научные идеи. Не менее важно стабильное финансирование, достойные условия труда и возможности для профессионального роста.

— Я считаю, что лучший способ удержать талантливых специалистов — создать условия, при которых в Казахстане можно проводить исследования мирового уровня. Когда молодой ученый может разрабатывать новые материалы, получать значимые результаты и сотрудничать с зарубежными коллегами на равных, у него появляется больше оснований связывать свое будущее с отечественной наукой, — отмечает исследователь.

Наука как вклад в будущее страны

Сам ученый намерен продолжать работу над материалами для энергетических технологий, повышать эффективность полупроводниковых преобразователей и участвовать в развитии исследований в этой области.

— Одна из моих главных целей — внести вклад в развитие новых энергетических технологий. В частности, я хочу продолжить исследования фотокатализаторов для получения водорода из солнечной энергии, а также полупроводниковых материалов для ядерных батарей. В области ядерных батарей меня особенно интересуют преобразование энергии радиоактивных изотопов в электрическую, разработка радиационно-стойких материалов и повышение эффективности полупроводниковых преобразователей, — объясняет Женисбек Куспанов.

В обоих направлениях остается немало нерешенных научных задач. Поэтому ему, как для ученого важно не просто исследовать новые материалы, но и находить решения, позволяющие использовать их в реальных устройствах.

Говоря о своих дальнейших планах, он отметил значимость подготовки нового поколения исследователей.

— В долгосрочной перспективе я хотел бы внести вклад в развитие исследований энергетических материалов в Казахстане и подготовку нового поколения молодых ученых, способных работать на переднем крае науки и технологий, — сказал ученый.

Размышляя о значении Дня Республики, Женисбек Куспанов отмечает, что особый праздник, который напоминает о самостоятельном пути развития нашей страны и ответственности за ее будущее. Развитие Казахстана зависит не только от природных ресурсов, но и от образования, науки и технологий.

По его мнению, важно не просто использовать имеющиеся ресурсы, но и создавать на их основе новые материалы, технологические решения и продукты с высокой добавленной стоимостью.

— Как ученый, я вижу свой вклад в проведении качественных исследований, получении новых научных результатов и развитии научного потенциала Казахстана. Работа, которая сегодня начинается в лаборатории, в будущем может стать основой новой энергетической технологии или практического инженерного решения. Для меня служить своей стране — значит применять знания и опыт для ее развития, способствовать подготовке молодых специалистов и вносить вклад в науку, которой Казахстан может гордиться. Наука не имеет границ, но у каждого ученого есть возможность внести свой вклад в будущее собственной страны, — заключил Женисбек Куспанов.

Ранее директор Farabi Supercomputer Center Амирхан Темирбаев рассказал о том, почему вычислительная инфраструктура становится частью цифрового суверенитета страны и что необходимо для появления научных открытий мирового уровня.