Как молодая казахстанская исследовательница разрабатывает электронную кожу

И создает датчики для дельфинов и гоночных машин

Доктор технических наук, который занимается технологией наносенсоров; применяет свои разработки в медицине, биологии и автотехнике; работает в Бельгии; сотрудничает с известными учеными мирового уровня. Кого вы представляете, читая такое описание? Явно не молодую девушку из маленького казахстанского города. Однако знакомьтесь — 31-летняя Алтынай Кайдарова, уроженка города Аксу Павлодарской области.

Отец Алтынай ушел из жизни, когда ей было всего два года, девочку вырастили мама, бабушки и дедушка. И сегодня, когда Алтынай — маститый ученый, она говорит, что до сих пор чувствует поддержку семьи, где ей привили не только уважение к национальной традициям и родному языку, но и страсть к науке. А ещё научили ставить перед собой высокие цели.

Успешная неудача

Хорошую базу Алтынай дала школа — одна из первых в Казахстане гимназия для одаренных детей. Девочка училась там с первого класса, одинаково справлялась и гуманитарными, и и техническими предметами: будучи ученицей в математическом классе, она активно занималась английским. Окончив школу с золотой медалью, поступила на факультет международных отношений и гуманитарных наук Евразийского национального университета.

- Одновременно я изучила актуальные специальности 2010 года и выбрала направление «электронные коммуникации». Затем подала документы на обучение в Наньянском технологическом университете (Сингапур) по программе «Болашак». Вскоре я получила радостное известие о том, что стала обладательницей международной стипендии и без колебаний выбрала возможность учиться в одном из лучших университетов мира, - рассказывает Алтынай.

Девушке, которая и в областной центр — Павлодар — никогда не ездила одна, пришлось отправиться на другой конец света, в мир небоскребов, океана и высоких технологий.

- Нас было 12 студентов из Казахстана. Поскольку на бакалавриат принимались только абитуриенты с образованием не ниже 12 лет, мы были зачислены на годичный подготовительный курс — программу Foundation. Эта программа готовила нас к сдаче экзамена, который позволял поступить в университет, - вспоминает наша собеседница. - Несмотря на то что все мы были отличниками различных престижных школ Казахстана, ни один из нас не смог сдать этот экзамен.

Чтобы прояснить ситуацию, в Сингапур приехал тогдашний президент программы «Болашак» Саясат Нурбек. Он встретился с заместителем декана приемной комиссии Наньянского технологического университета, и тот объяснил, что все дело в устаревшей программе среднего образования в Казахстане.

- Он отметил, что математика преподается по программе 70-х годов. За последние 40 лет математика продвинулась вперед, хоть и медленно; в развитых школьных системах теория вероятностей преподается на продвинутом уровне, в то время как в Казахстане она изучается на начальном уровне. Как подчеркнул замдекана, Наньянский университет не может инвестировать в студентов, у которых нет соответствующей подготовки для первого года обучения, - говорит Алтынай Кайдарова.

В результате казахстанские студенты переориентировались на университеты Торонто, Лондона, Эдинбурга, Бристоля и т. д. Наша героиня выбрала подходящий факультет по специальности «электронные коммуникации» в Ливерпульском университете в Великобритании. И снова ей пришлось окунаться в незнакомую культуру и образ жизни — на сей раз в Европе.

С берега Ирландского моря на побережье Красного

- Благодаря стипендии у меня не возникало проблем с жильем или оплатой обучения, что позволило полностью сосредоточиться на учебе. Ответственность перед семьей, надежда и вера в меня были моей основной мотивацией. Три года пролетели среди книг, экзаменов, кофе и друзей. Каждый экзамен был словно подготовкой к битве с титанами. Самое счастливое время для меня наступало в первые часы после успешной сдачи экзамена, - улыбается девушка.

Вернувшись в Казахстан со степенью бакалавра, Кайдарова около двух лет работала научным сотрудником и ассистентом преподавателя в Назарбаев Университете, затем по совету коллеги поступила в магистратуру Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии.

- Я считаю, что KAUST дал мне ключ к открытию дверей научного мира, - говорит ученый, называя аргументы в пользу саудовского вуза: высокая глобальная исследовательская активность, преподаватели - мировые лидеры научной мысли, доступ к современным технологиям, условия для комфортной жизни, достойная стипендия и медицинская страховка.

Алтынай Кайдарова
Алтынай Кайдарова
ФОТО: личный архив

В KAUST Кайдарова стала магистром в 2018 году и доктором технических наук - в 2022-м.

- Следующая станция - постдок! Недавно я получилa предложение о постдокторской работе в KU Leuven в Бельгии, - с радостью говорит девушка.

KU Leuven — это Лёвенский католический университет, один из самых известных и престижных в Европе. Слово «католический» в названии — скорее дань традиции, никакого отношения к церкви вуз не имеет, напротив, считается самым инновационным европейским исследовательским университетом.

Кожа для робота

- В настоящее время мои научные интересы сосредоточены на разработке технологий носимой электроники, гибких и эластичных наносенсоров, а также устройств для сбора энергии, необходимой для их работы. Эту технологию применяют для мониторинга состояния здоровья людей и животных, анализа параметров Красного и Каспийского морей, а также контроля работы гоночного автомобиля McLaren Formula 1, - перечисляет Алтынай, наверное, думая, что всем это понятно так же, как и ей.

Но без объяснений «с самого начала» не обойтись. Наносенсоры, о которых идет речь, делаются из графена, уникального материала, состоящего всего из одного слоя атомов углерода. При этом графен прочнее стали, имеет высокую электропроводность, не подвержен коррозии и совместим с живыми организмами.

- Графен стал мне интересен для создания сенсоров, таких как датчики температуры, давления, проводимости, солености, скорости, а также датчиков расхода воды и магнитных датчиков. Одним из основных препятствий для широкого распространения графена является высокая стоимость его производства из-за сложных технологических процессов и дорогостоящего оборудования. Во время докторантуры я работала над разработкой более экономичных и устойчивых методов производства графена, чтобы сделать его более доступным и ускорить его интеграцию в различные отрасли, - переходит на язык науки собеседница. - Я использовала одноэтапный процесс изготовления, называемый лазерно-индуцированным графеном. Метод позволил получать графен непосредственно на поверхности эластичных полимеров с помощью лазера, значительно снизив стоимость (до 50 центов за датчик) и сложность производства. Это открыло новые возможности для использования графена в различных областях, от мониторинга морских обитателей до новых гоночных автомобилей.

Как графен становится сенсором? Взаимодействуя с различными веществами или попадая в различные условия, он меняет свои электрические свойства. Электронные компоненты, связанные с датчиком, затем обрабатывают и усиливают эти изменения, преобразуя их в цифровые сигналы, которые можно анализировать.

А как это используется на практике? Возьмем, например, работу Кайдаровой с гоночными автомобилями «Формулы 1». Сегодня эти автомобили оснащают сотнями датчиков, передающих гигабайты данных о скорости, воздушном потоке, температуре двигателя, торможении, выхлопе и многом другом. Однако много датчиков — это лишний вес для суперкаров, и здесь разработка Алтынай Кайдаровой, сделанная под руководством ее научного руководителя профессора Юргена Козела, пришлась как нельзя кстати — графеновые датчики имеют сверхлегкий вес и устойчивы к сверхнагрузкам во время гонки.

ФОТО: личный архив

Те же свойства оказались необходимы и при использовании наносенсоров на морских животных — для изучения их поведения и среды обитания.

- Графен обладает высокой биосовместимостью, что делает его подходящим для применения в медицинских и биологических системах. Сейчас мы работаем над гибкой электронной кожей, которая можно использовать для измерения кровяного давления, температуры и уровня кислорода в крови носителей в режиме реального времени, что поможет в диагностике и оказании медицинской помощи, - рассказывает ученый. - Кожа - самый крупный и сложный орган нашего тела: она гибкая, растяжимая, самовосстанавливающаяся и биоразлагаемая. Я работаю в новой области — создание электронной кожи, имеющей множество функций человеческой кожи, для применения в протезировании и робототехнике.

ФОТО: личный архив

Электронная кожа позволит людям с искусственными конечностями ощущать прикосновения, различать мягкое и твердое, определять острое или обжигающе горячее, продолжает ученый.

- Наши современные электронные устройства очень жесткие, хрупкие и громоздкие. Однако если мы сможем сделать их похожими на кожу, это полностью изменит взаимодействие и взаимосвязь людей с электроникой. Наша кожа, которая служит естественным защитным барьером от окружающей среды, также может стать интерфейсом между человеком и устройствами, - раскрывает фантастические перспективы молодая исследовательница.

Сейчас Алтынай Кайдарова занята разработкой отдельных «строительных блоков» электронной кожи, таких как схемы, сборщики энергии и накопители энергии.

Путь к коммерческому использованию электронной кожи будет долгим, признает Алтынай, но то, чем она занимается, способно произвести революцию в медицине и кардинально улучшить качество жизни многих людей.

Если вы обнаружили ошибку или опечатку, выделите фрагмент текста с ошибкой и нажмите CTRL+Enter
Популярное
Выбор редактора
Ошибка в тексте