Исследовательская работа «Синтез, микроструктура, диэлектрические и сегнетоэлектрические свойства керамики (Na, Bi, K)TiO3» была опубликована в научном журнале «Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования» (2020 год, №7, стр. 18-22), входящем в мировую базу публикаций «Scopus». Кроме того, эта публикация издалась на английском языке в переводном журнале «Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques» (2020 год, том 14, №4, стр. 663–667), и уникальный факт успешного вовлечения школьников в серьёзное научное исследование становится известным всему миру. Авторами статьи является команда из нескольких образовательных организаций:

• Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семенова РАН;
• МГУ имени М. В. Ломоносова;
• Образовательного центра «Сириус»;
• ОГУ имени И. С. Тургенева;
• Национального исследовательского университета «МИЭТ».

Среди авторов - орловская школьница Анастасия Ефремова, выпускница юношеской специализированной научно-исследовательской школы (ЮСНИШ) «Основы нанотехнологий» Орловского Государственного Университета имени И.С. Тургенева, которая в течение двух смен обучалась в Образовательном центре «Сириус» по направлению «Нанотехнологии» на программе «Большие вызовы» (партнер Фонд инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО).

Анастасия Ефремова, лаборатория ЮСНИШ «Основы нанотехнологий»

В центре внимания научной работы – исследование свойств пьезокерамики. Этот уникальный тип материалов позволяет делать механические движения с точностью в десятки раз меньше чем даже размер одного единственного атома – что применяется в зондовых микроскопах, являющихся одним из основных приборов нанотехнологов, а также во множестве других областей от двигателях автомобилей до гидролокатора подводных лодок. Совершенствование пьезокерамики – важная задача для России.

Поверхность пьезокерамики под микроскопом СММ-2000

Подробнее о ходе исследования рассказал один из его авторов, директор Ресурсного модельного центра дополнительного образования детей ОГУ имени И. С. Тургенева, руководитель ЮСНИШ «Основы нанотехнологий» Юрий Хрипунов:

«Мы стали частью коллектива, решающего задачу по разработке современных пьезокерамических материалов и уточнению свойств уже существующих «пьезокерамик». Мы включились в эту работу, потому что поставили задачу вместе со школьниками войти в коллаборацию и отработать схемы и возможности участия школьников в подобных сообществах. А так как керамика является основой двигателей и сканеров зондовых микроскопов  и другой прецизионной техники, то мы решили поработать в этом направлении, поскольку этому сопутствует и современный инжиниринг. Здесь нам на помощь пришли наши партнеры, это завод «Протон» (г. Зеленоград) и Национальный исследовательский университет «МИЭТ», которые уже работали над этим и пригласили нас к сотрудничеству. Нам предложили заняться исследованием поверхности получающихся материалов. Эту работу мы осуществляли в команде с преподавателем Т. А.  Кокшаровой и школьником Д. Р. Кашаповым в ОЦ «Сириус; исследователем  Артёмом Логиновым из МГУ имени М. В. Ломоносова; ученым, конструктором,  преподавателем и инициатором привлечения школьников в научные исследования Борисом Логиновым из зеленоградского МИЭТ»-а и АО «Завод ПРОТОН»; а также вместе со мной как педагогом - со школьницей А. А. Ефремовой, дважды участницей июльской научно-технологической программы «Большие вызовы» 2018 и 2019 года по направлению «Нанотехнологии», организованному в сотрудничестве с ФИОП (группа РОСНАНО). Вместе мы осуществляли исследования поверхности образцов, их морфологии на зондовых микроскопах. Из числа полученных кадров делалась статистическая выборка: с одной стороны, все кадры и фотографии, которые нужно представить в эту работу, с другой мы предоставили из их анализа набор данных, которые можно было в дальнейшем систематизировать».

Занятия в лаборатории зондовой микроскопии в школе ОЦ «Сириус», г.Сочи

Борис Логинов отмечает: «С Орловским университетом наше сотрудничество развивается с 2008 года и показало свою эффективность, особенно в направлении совместной отработки новых образовательных систем и программ в области нанотехнологий. В моем ВУЗ-е разрабатываются специальные инфраструктурные решения оснащения и организации образовательного процесса, которые мы адаптируем из наших научных кафедр, научно-исследовательских лабораторий и даже производственных цехов, что позволяет формулировать задачи для детей, погружая их в проблематику всей отрасли и делая их активными участниками процесса по всей стране. Публикация с участием орловской школьницы явилась долгожданным доказательством эффективности нашей работы в этом направлении, хотя еще очень многое предстоит сделать»

Юрий Хрипунов: «Вообще, построение таких коллабораций дело сложное, но интересное. Самым главным здесь при вычленении задач для школьников является - сначала построить инфраструктурную модель решения общей задачи (необходимое оборудование), а затем понять, что под силу школьникам и сколько времени это у них займет. А затем идет планирование и построение схемы проектной и/или исследовательской деятельности. Примером такого сотрудничества в разработке инфраструктурной модели с широким функционалом является взаимодействие с АО «Завод ПРОТОН»

Борис Логинов: «В разработке образовательного оборудования всегда нужно иметь обратную связь от пользователей и понимать, какими задачами они занимаются. С одной стороны это позволяет совершенствовать само производство и продукцию, с другой формировать «под ключ» образовательные комплексы с широким функционалом, включающим наши учебные программы и образовательный контент, а так же подключать образовательные программы. Примером являются площадки, на которых проводились исследования* и модули модельной программы ФИОП, часть из которых применялась как составляющие образовательного маршрута школьников. Следует отметить, что апробирует и реализует наши учебные программы Смарт-парк города Зеленоград, созданный на базе нашего университета МИЭТ, в том числе с участием школьников в серьёзных научных исследованиях с их соавторством в научных публикациях. После освоения таких учебных программ школьники легко включаются в последующие в их жизни научные и проектные работы, при этом выпуск у нас по одной только программе «зондовой микроскопии и нанотехнологий» составляет около 400-т школьников в год, что говорит о возможности серьезной масштабируемости наших программ».

*Исследования проводилось с помощью сканирующих зондовых микроскопов СММ-2000 производства АО «Завод ПРОТОН» (г. Зеленоград). Основанные на этих микроскопах учебно-исследовательские классы вместе с соответствующими учебными программами для школьников уже имеются во многих федеральных и региональных образовательных центрах, в том числе в образовательном центре «Сириус» в г. Сочи, в Орловской области – в двух региональных образовательных центрах -  ЮСНИШ «Основы нанотехнологий» и БОУ ОО «Созвездие Орла», и эти классы продолжают наращиваться для более глубокого освоения основ нанотехнологий.