Райский блог продолжает знакомить вас с прорывными достижениями российской науки. В этом материале мы объединили две важнейшие темы последних недель. На первый взгляд, нанолазеры и вечная мерзлота находятся по разные стороны научного спектра. Но их объединяет одно: и те, и другие разработки являются результатом работы ведущих институтов (СО РАН, СПбГУ, ИФМ РАН), и обе они направлены на решение критически важных задач — от создания фотонных компьютеров до спасения инфраструктуры Арктики.
Сегодня мы детально разберём, как российские учёные создают лазеры тоньше вируса и как новые геофизические методы помогают предотвращать экологические катастрофы.
Нанолазеры: российский рекорд в 60 нанометров и будущее фотонных чипов
Когда мы говорим о лазерах, мы привыкли представлять себе довольно крупные приборы. Однако современная микроэлектроника требует источников света, сопоставимых по размеру с транзисторами. Российские физики совершили настоящий прорыв в этой области.
Что создали учёные?
В апреле 2026 года команда физиков Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) совместно с коллегами из Алферовского университета, МФТИ и зарубежных научных центров представила плазмон-поляритонный нанолазер рекордно малого размера .
Размер: Поперечный размер устройства составляет всего 60 нанометров.
Для сравнения: Это примерно в 16 666 раз меньше миллиметра или в 3,5 раза меньше, чем предыдущий рекорд (200 нм), установленный учёными ИТМО в 2024 году .
Чистота излучения: Полоса излучения составляет всего 0,15 нм, что в 5–10 раз уже (чище), чем у обычных полупроводниковых лазеров .
Как это устроено (технология)
Чтобы достичь такого микроскопического размера, исследователям пришлось объединить сразу три сложнейшие технологии на стыке физики и химии :
Молекулярно-пучковая эпитаксия: Метод выращивания идеальных кристаллов буквально по атомам. Используется для создания полупроводниковых гетероструктур .
Нитевидные нанокристаллы: Естественные «провода» нанометрового размера, которые служат основой для лазера.
Квантовые ямы InGaN (нитрид галлия-индия): Именно в этих сверхтонких слоях (толщиной 3–4 нм, как в разработке ИФП СО РАН) возникает генерация излучения .
Важный нюанс: Пока что нанолазер работает не от розетки, а от оптической накачки (его «подсвечивает» внешний лазер). Следующий шаг, к которому стремятся учёные, — переход на электрическую накачку, что сделает возможным массовое внедрение технологии .
Где это применится?
Возможности использования настолько широки, что это изменит облик техники будущего:
Фотонные интегральные схемы: Лазеры можно будет встраивать прямо в процессоры, заменив медные проводники на световые (оптические) каналы. Скорость работы компьютеров вырастет в тысячи раз .
Биохимическое детектирование: Сверхчувствительные сенсоры для медицины.
Сверхразрешающая микроскопия: Нарушение дифракционного предела позволит видеть объекты, которые раньше были неразличимы.
Телекоммуникации и VR: Повышение качества цветопередачи и скорости передачи данных .
Параллельная разработка: Пока питерские физики били рекорды миниатюризации, специалисты ИФП СО РАН и ИФМ РАН создали микродисковый лазер для среднего инфракрасного диапазона (3–5 микрон) . Его особенность в том, что он работает при температуре -43°С (достаточно дешёвого термоэлектрического охлаждения), а не при -120°С, как раньше. Это устройство необходимо для поиска утечек метана на газопроводах и химического анализа.
Вечная мерзлота: как новая технология мониторинга спасёт триллионы рублей
Переместимся из наномира в Арктику. 65% территории России покрыто вечной мерзлотой . Её деградация из-за изменения климата несёт колоссальные риски. На заседании Президиума РАН 21 апреля 2026 года было озвучено, что совокупная стоимость зданий и сооружений в зоне мерзлоты составляет 9,6 триллиона рублей . И эта инфраструктура буквально «плывёт» под ногами.
Электромагнитный «рентген» вместо термометра
Традиционный метод мониторинга — температурный. В скважины опускают датчики и смотрят, не потеплело ли. Однако у этого подхода огромный минус: тепловая волна идёт к датчику неделями и даёт информацию только в одной точке (локально) .
Учёные Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) СО РАН предложили революционный метод. Вместо температуры они измеряют удельное электрическое сопротивление пород .
Как работает: Вода и лёд имеют разное сопротивление. Импульсный электромагнитный сигнал проходит через породу мгновенно. По тому, как изменился сигнал, компьютер в реальном времени определяет — замёрз грунт или начал оттаивать.
Точность: Метод позволяет видеть границы таликов (проталин) и динамику движения границы мерзлоты на глубине.
Практика: Планируется размещать датчики стационарно в неглубоких скважинах (до 20 м) и снимать показания периодически .
Почему это критически важно?
Проблема мерзлоты перестала быть только научной — это вопрос экономики и безопасности.
Аварии на инфраструктуре: По разным данным, более 40% объектов в Российской Арктике разрушаются из-за деградации мерзлоты . Самый громкий пример — экологическая катастрофа в Норильске в мае 2020 года, когда из-за проседания свай разгерметизировалось хранилище, и 20 тысяч тонн дизельного топлива попало в окружающую среду .
Дороги: «Золотые километры» — так в народе называют участки трассы Чита-Хабаровск, которые приходится бесконечно ремонтировать, потому что грунт «гуляет» .
Государственная система мониторинга
На заседании Президиума РАН 21 апреля 2026 года было предложено создать единую государственную систему мониторинга вечной мерзлоты .
Фоновый мониторинг (Росгидромет): Уже работает 78 пунктов наблюдения в 12 субъектах, планируется открыть ещё 62 .
Геотехнический мониторинг (Наука и бизнес): Предполагает объединение разрозненных данных тысяч скважин под эгидой единого научного центра.
Задача: Не просто фиксировать таяние, а прогнозировать риски для конкретных зданий и давать рекомендации строителям .
Министр по развитию Дальнего Востока и Арктики Алексей Чекунков на заседании отметил острую необходимость в таком мониторинге, подчеркнув, что зачастую свайное поле в Арктике обходится дороже самого здания .
Заключение
Райский блог подводит итог: российская наука продолжает удивлять. Пока одни учёные на пределе атомной инженерии создают лазеры для квантовых компьютеров будущего, другие разрабатывают методы, которые позволяют сохранить наши города и природу Арктики уже сегодня.
Нанолазеры — это шаг к посткремниевой электронике, где свет придёт на смену электричеству.
Мониторинг мерзлоты — это защита инфраструктуры, экологии и многомиллиардных бюджетов.
Подписывайтесь на «Райский блог», чтобы первыми узнавать о технологиях, меняющих реальность.
Источник: https://научная-россия.рф/