КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, 2011, том 56, № 5, с. 773-776
ЮБИЛЕИ
МИХАИЛ ВАЛЕНТИНОВИЧ КОВАЛЬЧУК (К 65-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ)
21 сентября 2011 года исполняется 65 лет профессору, члену-корреспонденту РАН Михаилу Валентиновичу Ковальчуку. Он широко известен как выдающийся ученый в области рентгеновской физики и кристаллографии, основоположник использования рентгеновского и синхротронного излучений для исследования структуры нанобиомате-риалов и систем, один из идеологов и организаторов развития нанотехнологий в России.
В 1964 г., окончив с медалью школу, М.В. Ко-вальчук поступил на физический факультет Ленинградского университета, где специализировался в области рентгеновской физики на кафедре, руководимой академиком А.А. Лебедевым. Свою дипломную работу он выполнил в Институте полупроводников АН СССР (ныне входящем в состав Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН). Она была посвящена новому, только зарождавшемуся направлению, связанному
с изучением динамического рассеяния рентгеновских лучей в совершенных кристаллах, и созданием на этой основе принципиально новых методов диагностики полупроводниковых кристаллов.
Эту тематику М.В. Ковальчук продолжал развивать после переезда в Москву в 1970 г. в Институте кристаллографии им. А.В. Шубникова АН СССР. С самого начала направление его исследований было связано с развитием рентгеноди-фракционных методов изучения структуры различных материалов. Эти исследования концентрировались на изучении реальной структуры полупроводниковых материалов, в первую очередь, тонких слоев, формирующихся на поверхности кристаллов в результате различных воздействий (диффузия, ионная имплантация, лазерное воздействие, отжиг и др.).
В первых же публикациях были представлены результаты, полученные при использовании но-
вых приборов и методов рентгенодифракцион-ной диагностики для изучения структуры реальных кристаллов и материалов твердотельной микроэлектроники. Среди таких приборов следует выделить созданный М.В. Ковальчуком трехкри-стальный рентгеновский спектрометр (ТРС), позволивший получить большое число фундаментальных научных результатов.
М.В. Ковальчука всегда интересуют не только научные исследования, но и методология, история науки и пути ее организации. Он — убежденный сторонник системного подхода в научных исследованиях. Начав с простых задач дифракции рентгеновских лучей, М.В. Ковальчук через десять лет создал и возглавил лабораторию рентгеновской оптики и синхротронного излучения, которая стала одной из лучших рентгеновских лабораторий. В это время вокруг него образовался неформальный коллектив единомышленников из ведущих научных организаций страны (А.М. Афанасьев, В.Г Кон, Э.К. Ковьев, С.И. Желудева, Ю.Н. Шилин, Б.Г Захаров, М.В. Круглов, Э.Ф. Лобанович и другие). Многие члены этого коллектива стали впоследствии известными учеными. Организаторский талант М.В. Ковальчука не ограничивался масштабами лаборатории, и вскоре по поручению директора Института академика Б.К. Вайнштей-на молодой ученый приступил к реализации общеинститутских проектов. В 1998 г., в трудное время перестройки, став директором Института кристаллографии РАН (ИК РАН), он начал в нем реорганизацию научного процесса. Умение преодолевать трудности — одна из характерных черт М.В. Ковальчука как личности, вне зависимости от занимаемой должности и конъюнктуры. За последние годы на посту директора Института кристаллографии имени А. В. Шубникова РАН, М.В. Ковальчук существенно обновил научную тематику института, переориентировав ее на развитие принципиально новых исследований в области нанобиотехнологий, включая космическое материаловедение. Современный Институт кристаллографии РАН является уникальным в своем роде — отдельные научные направления не просто развиваются, а органически объединены и дают си-нергетический эффект. В последние годы М.В. Ковальчуком проведена модернизация научной, административной структуры Института кристаллографии, создана современная научно-технологическая инфраструктура, база для междисциплинарной подготовки кадров, в том числе на основе руководимой им кафедры "Физика на-носистем" в МГУ им. М.В. Ломоносова.
Научные интересы М.В. Ковальчука включают в себя самый широкий круг проблем, но в то же время являются продолжением и развитием выбранного им в самом начале научной жизни направления. С середины 1970-х годов его интересы сосредоточились на изучении выхода различных вторичных излучений в условиях динамической дифракции падающего рентгеновского пучка. Эти исследования легли впоследствии в основу "метода стоячих рентгеновских волн"
продолжили первые работы Б. Баттермана по измерению выхода флуоресцентного излучения.
В работах М.В. Ковальчука были изучены различные неупругие каналы (выход вторичных излучений), в том числе внешний и внутренний фотоэффект (фотопроводимость), комптоновское и диффузное рассеяние. Им с коллегами была впервые продемонстрирована возможность использования выхода фотоэлектронов, возбуждаемых стоячей рентгеновской волной для обнаружения малых смещений атомов (составляющих доли межплоскостного расстояния) в приповерхностных слоях. Этот физический результат был использован на практике для изучения процессов структурных изменений, происходящих в поверхностных слоях полупроводников на различных стадиях технологического процесса создания полупроводниковых приборов.
Особо значимыми стали результаты по использованию геометрии Лауэ-дифракции для локализации примесных атомов, распределенных в объеме кристалла. Результаты этих исследований были обобщены М.В. Ковальчуком (совместно с В.Г. Коном) в обзоре, опубликованном в журнале "Успехи физических наук" в 1986 году.
Метод стоячих рентгеновских волн, основанный на сочетании возможностей рентгеновской дифракции и спектроскопии, наряду с созданием сложного экспериментального оборудования, требует использования интенсивных пучков рентгеновского излучения различной энергии. Поэтому с начала 1980-х годов интересы М.В. Ковальчука сосредоточились на использовании синхротронного излучения для исследования структуры вещества. Им была выполнена серия экспериментов на различных источниках синхротронного излучения, в том числе эксперименты на пленках Ленгмюра-Блоджетт и многослойных структурах с использованием синхротронного излучения: SRS (Великобритания), ESRF (Франция), BESSY-II (Германия), CHESS (США), Photon Factory (Япония).
В цикле работ, выполненных М.В. Ковальчуком (совместно с М. Бедзиком и Г. Матерликом в Гамбурге (HASYLAB), впервые был использован газовый пропорциональный счетчик для измерения внешнего фотоэффекта с анализом вылетающих электронов по энергии. При этом впервые были проведены исследования выхода фотоэлектронов, возбужденных стоячей рентгеновской волной, в нецентросимметричных кристаллах вблизи краев поглощения. На основе этих результатов был предложен способ определения дисперсионных поправок к атомному фактору рассеяния в условиях аномальной дисперсии. Этот прибор стал основой селективного по глубине метода стоячих рентгеновских волн, позволяющего получать информацию о структуре материалов на различной глубинах внутри приповерхностного слоя. М.В. Ковальчуком был развит метод стоячих рентгеновских волн без регистрации вторичных излучений, основанный на использовании геометрии многоволновой дифракции рентгеновских лучей. В 2001 году в журнале "Repots on
Progress in Physics" М.В. Ковальчуком (совместно с И.А. Вартаньянцем) был опубликован обзор, в котором обобщены результаты, полученные с середины 1980-1990-х гг. в лаборатории рентгеновской оптики и синхротронного излучения Института кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН.
В начале 2000-х годов М.В. Ковальчук с С.И. Желудевой и Н.Н. Новиковой начал детальное изучение тонких интерференционных эффектов в слоистых наноструктурах органической и неорганической природы. В результате этих работ было:
— исследовано формирование волноводных мод в области полного внешнего отражения;
— впервые обнаружен новый тип амплитудно-модулированных стоячих рентгеновских волн, позволяющий получать информацию о структуре органических монослоев;
— предложен новый метод определения параметров ультратонких слоев (несколько монослоев) на основе регистрации флуоресцентного излучения, модулированного волновым полем при скользящих углах падения рентгеновского пучка;
— предложен принципиально новый подход для определения местоположения различных ионов в органических слоях, с помощью которого изучен процесс транспорта тяжелых ионов через модельные биомембраны;
М.В. Ковальчук одним из первых в России осознал перспективность источников синхротронного излучения с точки зрения не только возможности использования рентгеновского излучения высокой интенсивности (и его других свойств) для изучения структуры и свойств конденсированного состояния вещества, но и как платформы, где концентрируется высокий интеллектуальный потенциал для комплексных фундаментальных и прикладных исследований. По этой причине контрапункт — синхротронное излучение — стал основным в научных исследованиях и научно-организационной деятельности М.В. Ковальчука. Эту его идею активно поддержал академик Ю.А. Осипьян, многолетнее научное сотрудничество с которым существенно повлияло на выбор ряда направлений исследований ученого.
С 1980-х годов началось активное сотрудничество М.В. Ковальчука с Курчатовским институтом, итогом чего стал ряд пионерских работ в области рентгеновских исследований структуры тонких пленок и поверхности кристаллов. Идея создания отечественного источника синхротронного излучения нашла активную поддержку у директора Курчатовского института, академика Е.П. Велихова. В 1999 году он назначил М.В. Ко-вальчука директором-организатором Курчатовского центра синхротронного излучения. За несколько лет М.В. Ковальчук и его коллеги реализовали масштабный научный проект по разработке, созданию и вводу в практическую эксплуатацию комплекса уникального научно-исследовательского оборудования — экспериментальных станций на пучках первого в России специализированного источника синхротронного излучения, предназ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.