Art & Science ― симбиоз науки и искусства. Как рассказать о молекулярно-лучевой эпитаксии языком стрит-арта, ― читайте в статье Юлии Черной, газета «Троицкий вариант ― Наука». Вы узнаете, что авторы граффити и научные консультанты рассказывают о муралах, процессе их создания, с какими сложностями в этом году столкнулись организаторы фестиваля Графит Науки, познакомитесь с мнениями о том, стоит ли использовать граффити для популяризации науки. Ниже приводим фрагмент статьи об эскизе на тему "Молекулярно-лучевая эпитаксия".

Завораживающая МЛЭ

Наибольшее количество баллов среди эскизов набрала работа Светланы Соловьёвой (Новосибирск). Ее роспись, посвященная молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), появилась на будке у дома Терешковой, 34. Сегодня МЛЭ — одна из важнейших технологий создания микро- и наноструктур. Методом МЛЭ выращиваются тонкие монокристаллические пленки и полупроводниковые наноструктуры, в том числе квантовые ямы, нитевидные нанокристаллы и квантовые точки. Специалисты используют его в оптоэлектронных системах, таких как светоизлучающие диоды и плоские светоизлучающие панели, лазеры, ячейки солнечных батарей и фотоэлектрических преобразователей, фотоприемники, биологические маркеры, — везде, где требуются варьируемые, перестраиваемые по длине волны, оптические свойства. И конечно, метод — один из главных кандидатов для представления кубитов в квантовых вычислениях (на их основе ученые надеются создать квантовый компьютер).

«Институт физики полупроводников занимается темой молекулярно-лучевой эпитаксии с 1970-х годов, — рассказывает Вячеслав Тимофеев; тему МЛЭ предложил его институт. — Чем занята конкретно наша лаборатория? Используя электронно-лучевые испарители и эффузионные ячейки Кнудсена, мы можем методом МЛЭ на подложках кремния получать гетеро¬эпитаксиальные структуры на основе германия, кремния и олова с добавлением легирующих примесей бора и сурьмы.

МЛЭ выгодно отличается от других методик эпитаксиального роста низкой скоростью осаждения материалов, а значит, мы можем точнее контролировать состав и толщину слоев осаждаемых атомов (от нескольких десятых долей нанометров до десятков микрон). Удается получить сверхрезкий профиль легирования или произвольно заданный профиль, и при этом не требуются высокие температуры. Температура роста монокристаллического кремния выше 450 °C (для газофазной эпитаксии нужны температуры более 1100 °C). Используя оперативный контроль роста и низкие температуры, мы можем реализовать послойное осаждение пленки, кристаллографическое направление которой совпадает с подложкой. Таким образом, можно создавать искусственные кристаллы, те, которых в природе нет!»

Автор росписи Светлана Соловьева говорит о своей работе так:
«На наших глазах фантастика становится реальностью: люди научились перемещать отдельные атомы и складывать из них устройства и механизмы необычайно малых размеров, где объекты управляются квантовыми законами, — поясняет художница. — Я попыталась представить себе этот удивительный мир наночастиц, который существует по своим законам; мир, в котором мельчайшие частички, как кирпичики, постепенно собираются в картину большого будущего».

Повторяющиеся круги на картине художницы символизируют молекулярно-кристаллическую решетку, красно-белые шары — кубиты (основную единицу информации в квантовых вычислениях, использующую явление суперпозиции в квантовой механике), а глаз — это глаз наблюдателя: одновременно часть квантового мира и его создатель.

Вячеслав Тимофеев в работе художницы видит и свои смыслы. «На мурале красуются планеты. У нас в институте действительно есть космическая программа, связанная с МЛЭ: создание высокоэффективных солнечных батарей в открытом космосе. Используя молекулярный экран, движущийся с первой космической скоростью, можно создать кильватерную область, практически лишенную вещества. При создании вакуума, необходимого для МЛЭ, на Земле мы сталкиваемся со сложностями, связанными с молекулярным фоном от стенок ростовой камеры. И хотя мы используем сверхвысокий вакуум на уровне 10^-10 мм. рт. ст., в космосе мы имеем дело с вакуумом порядка 10^-14 мм. рт. ст. и глубже!»

Фото Янины Болдыревой

Больше подробностей о других муралах по ссылке