Александр Сергеевич Шалин, главный научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ
Alma Mater — Ульяновский государственный университет, физика твердого тела
Защитил кандидатскую в 2007 году.
Защитил первую докторскую в 2014 году.
Защитил вторую докторскую в 2025 году.
«ЗН»: Александр Сергеевич, недавно вы защитили вторую докторскую диссертацию, это огромная работа наряду с активной научной деятельностью. Но начнем поэтапно, что двигало вас к цели в самом начале? Какова роль научного руководителя, вуза, работы?
Александр Шалин: Моя кандидатская и две докторские диссертации были посвящены нанооптике — непосредственной области моей работы. Но двигала меня скорее личная мотивация. Научный руководитель практически перестал меня вести еще на первом курсе аспирантуры, во время которого я не продвигался по науке, а скорее занимался оформлением различных документов. Дело, конечно, общественно полезное, но в итоге я ушел в свободное плавание. За три года аспирантуры два я работал самостоятельно. Это позволило мне научиться писать статьи без чьей-то помощи. В итоге сейчас у меня очень много статей в единственном авторстве.
Но по прошествии лет в целом могу отметить, что роль научного руководителя — скорее толчок в нужном направлении и некое введение в стиль и оформление работ. Очень важно на первом этапе иметь пример, как правильно структурировать материал при написании статей. Естественно, в иностранных журналах все делается по-другому, причем от журнала к журналу по-разному. Но в моем случае публикации и в российских журналах дали хороший старт. Мой руководитель помог мне в этом разобраться и, что немаловажно, не помешал мне защититься.
«ЗН»: А сколько лет прошло между защитами?
АШ: Кандидатскую я защитил в 25 лет, первую докторскую в 31 год — я был одним из самых молодых докторов наук в России. Вторую — в 43 года, в декабре 2025-го. Третьей в планах нет.
«ЗН»: Весьма оперативно!
АШ: Я с самого начала учебы был нацелен на получение ученой степени доктора наук. Но что их будет две, тогда не предвидел. Скорее всего, это было заложено с детства. Меня воспитывали на научной фантастике. Моя мама была инженером, и Колобка мне не читали. Вместо классических сказок в режиме импровизации она рассказывала про космические корабли, суперавтомобили, которые умеют плавать и летать. Это было намного интереснее и, разумеется, года в четыре-пять я понял, что таких историй много в книгах, а читать-то я и сам умею. И я начал читать Жюля Верна и Александра Беляева, потом перешел на других фантастов и уже практически к первому классу точно знал, что хочу быть физиком и химиком.
«ЗН»: А в школу ходили специализированную?
АШ: Я жил в маленьком поселке и ходил в единственную ближайшую школу, там был педагогический класс, но он особо мне не помог. Мне кажется, вначале должно быть сильное желание учиться и развиваться. Меня никто не заставлял это делать и идти именно по техническому направлению. Да, моя мама инженер, и она любила свою профессию, бабушка учитель, правда — истории. Дедушка был партийный работник.
Школа, в которой я учился, была очень хорошая, у меня был замечательный учитель физики. Он дал абсолютно все, что смог, сильно подогрел мой интерес к техническим наукам. Естественно, пока я учился, мне нравилось решать задачи, ставить какие-то простенькие школьные эксперименты. Это меня увлекло, захватило. Свою комнату я превратил в мини-лабораторию, где были самодельные химические штативы, держатели и даже покупные пробирки. Были и трансформаторы в большой коробке с деталями от старых телевизоров, которые я собирал везде. Вечно паял какие-то схемы, собирал усилитель для гитары и разные модные и нужные нашему молодому сообществу примочки. Ну естественно, куда мне на филолога идти!
В итоге в 11-м классе я решил поступить на физико-технический факультет государственного университета в ближайшем городе Ульяновске. Но уровень нашей школы был несравним со специализированными школами даже Ульяновска. Когда я пришел на первый курс университета, то сразу попал в среду отличников физмат-школ. Было тяжеловато, но это был хороший стимул для еще большего погружения в учебу. Мне было куда развиваться и чего достигать. Если уж взялся, надо делать хорошо, по максимуму, и не останавливаться на середине пути. Отучился на отлично, окончил с красным дипломом, и еще до окончания меня позвали в аспирантуру.
«ЗН»: А с научным направлением вы также сразу определились?
АШ: Я хотел работать в ядерной физике. Рядом с Ульяновском есть город Димитровград, где расположена атомная электростанция, куда я думал устроиться.
Но в итоге, как ни странно, мой будущий научный руководитель, который на тот момент начал заниматься активно нанооптикой, позвал меня в наноэлектродинамику. И это был, на самом деле, очень хороший толчок. В итоге в ядерную физику я не пошел и до сих пор работаю в области оптики.
Самое забавное, что если бы за год мне сказали об этом выборе, я бы посмеялся, потому что оптика и электродинамика были самыми нелюбимыми предметами в университете.
«ЗН»: Но время показало, что это был верный путь, по которому вы весьма динамично двигались
АШ: Да, но не с самого начала. Примерно год в аспирантуре я просто набирал на компьютере за научным руководителем его работы. Потом начал углубляться сам. Научных статей тогда было особо не скачать. Интернет был скорее недостижимой роскошью, доступ ни к каким журналам оплачен не был. Оставалось брать в библиотеке российские издания, которые приходили в Ульяновск с большим опозданием.
В то время я пользовался любым подходящим случаем. Так, на конференции «Ломоносов — 2006», где я в результате занял первое место, сразу сказал организаторам, что всю неделю буду сидеть за их компьютером и качать статьи. В отличие от нашего вуза, в МГУ был расширенный доступ к научным материалам.
В итоге я разобрал российские статьи на ссылки, иностранные на другие ссылки и собрал огромную коллекцию интересных статей по моей тематике. Она у меня до сих пор где-то есть. Эта библиотека современных статей позволила мне весьма расширить свои знания в области нанофотоники, где я хотел и стал развиваться. Дала возможность освоить новые подходы, выпустить необходимые публикации, даже без помощи научного руководителя, и выйти на первую серьезную защиту. Помню, это было очень волнующе, я готовился долго, нервничал, практически не спал перед выступлением. Однако когда пришло время, волнение ушло. В итоге все прошло успешно.
«ЗН»: После защиты кандидатской вы остались преподавать в альма-матер?
АШ: В то время я особо не думал о том, что уеду из Ульяновска. Но после нескольких лет преподавания захотелось уйти в научную деятельность, и мне повезло перевестись в Ульяновский филиал Института радиотехники и электроники. Начал подаваться на гранты, потом их выигрывать и к году 2010–2012-му стал довольно обеспеченным человеком, по меркам Ульяновской области. До этого мои доходы как преподавателя и аспиранта были скромными.
Затем поступил в докторантуру в головной московский Институт радиотехники и электроники имени Котельникова РАН. Моим научным консультантом стал замдиректора Сергей Аполлонович Никитов, ныне академик, директор института, профессор Физтеха — известный и уважаемый в научном сообществе человек. И он мне сильно помог, направил в нужное русло научную работу.
Тем не менее в Ульяновском филиале я быстро достиг потолка. Осложнялась ситуация и тем, что мне особо не давали защищать докторскую в единственном пригодном для этого совете в Ульяновском государственном университете.
«ЗН»: И вы решились на очередные изменения?
АШ: Это действительно побудило меня пересмотреть свою жизнь. Я понимал, что нужно переехать. Была мысль податься за границу. Я побывал в Европе, особенно понравилось в близкой нам Финляндии. А потом уже в Петербурге я понял, что у нас, в общем-то, не хуже. И я весьма удачно переехал жить в Северную столицу, найдя более интересную и перспективную работу в университете ИТМО в лаборатории метаматериалов под руководством Павла Белова. Приятно отметить, что сейчас Павел уже декан физико-технического мегафакультета.
Буквально на следующий год после смены места работы я защитился по стандартной ваковской процедуре с рассылкой автореферата и всеми прочими необходимыми ритуалами.
«ЗН»: То есть и место работы имеет значение, и сам коллектив?
АШ: Да, но стоит отметить, что вторая защита также связана со сменой места работы. После первой защиты я долго оставался в ИТМО и вполне комфортно жил и работал. Но со временем снова пришло понимание, что расти абсолютно некуда. Хотя я и признавался лучшим молодым ученым в ИТМО в 2017 году, выигрывал стипендии президента, конкурсы, гранты — особых перспектив для роста не наблюдалось. В итоге я поставил перед собой вопрос: а куда же мне уже ехать, если не в самый передовой физико-технический вуз страны?
«ЗН»: Логично!
АШ: В итоге в 2022 году я перешел в МФТИ в группу, работавшую над мегагрантом на создание лаборатории контролируемых оптических наноструктур. Договорился с дирекцией Центра фотоники и двумерных материалов, подал заявку и благополучно ее выиграл. Нашим руководителем был ученый из Австралии Андрей Мирошниченко — очень серьезный человек в этой области. Сейчас руководителем лаборатории стал Сергей Новиков, а я ее научный руководитель.
Что примечательно, в последние годы в нашем центре прошла целая волна защит докторских. Защищали кто постарше, кто помоложе. Благодаря этому я узнал о такой полезной вещи, как защита по научному докладу. Когда нет необходимости писать 500 страниц, а нужно собрать автореферат по основным результатам — страниц на 60–70, опубликовать, а далее собрать совет и выйти на защиту.
В итоге эта процедура намного проще, чем стандартная ваковская с написанием большой монографии. И я подумал: почему бы и нет. Для защиты по докладу требовалось собрать около 50 статей за последние 10 лет уровня Q1–Q2. У меня после защиты первой докторской уже вышло около 90, и я пришел к выводу, что не стоит упускать возможность стать уникальным членом научного сообщества с двумя докторскими степенями, и написал автореферат.
«ЗН»: А сама защита?
АШ: Сама защита проходила по стандартной процедуре. Пришлось поездить по оппонентам, членам диссертационного совета. С ними пообщался, рассказал результаты моей научной работы. В итоге я собрал совет и успешно защитился.
«ЗН»: А что помогает дойти до докторской, когда уже определенные цели достигнуты, и можно пойти по более предсказуемому пути, например уйти в бизнес? Вы уходили из науки?
АШ: В начале своей карьеры я поработал во многих местах: был и учителем в деревенской школе, тушил горящие дома и тянул провода по потолку. Во время учебы надо было зарабатывать. Сейчас в этом плане проще, стипендия аспиранта МФТИ и ставка на приличном гранте позволяют сосредоточиться исключительно на научной деятельности.
Когда я уже защитился, то пошел сначала по преподавательской линии, но с радостью перешел в научную деятельность. Преподавания с меня достаточно, я до сих пор наотрез отказываюсь им заниматься, за исключением научного руководства. Шесть лет на 1,7 ставки — это от четырех до шести пар шесть дней в неделю. Самое забавное, что в то время у нас в Ульяновске как раз начали переформатировать вуз в более технический. И на кафедру, где я работал, скинули так называемых инженеров-менеджеров, которым нужно было читать экономические предметы. Кто самый бодрый? Конечно, только что защитившийся аспирант, физик-теоретик — иди читай экономику!
Так что с бизнесом я тоже неким образом столкнулся. У меня было три экономических и три физических предмета. Пришлось немножко поднатореть в экономике, что-то я еще помню до сих пор.
«ЗН»: И у меня вопрос к вам как к научному руководителю молодых ученых. Как вы думаете, какие качества необходимы для успешной защиты?
АШ: Есть замечательная фраза: любой успех — это 99,1% работы и 0,9% таланта. Надо еще подумать, когда выбираешь между талантливым, но не трудолюбивым студентом, и мотивированным и активным троечником. Более того, мотивированные троечники тоже могут очень удивить в дальнейшем. Ну конечно, если совпадает и трудолюбие, и талант — такие студенты добиваются многого. Сейчас такой суперстудент работает у меня и готовится к защите диссертации.
Могу отметить одно: если вы нацелены на то, чтобы сделать научную карьеру, готовы ради этой цели пахать, то придется многое перетерпеть. Сейчас, конечно, меньше, потому что начало двухтысячных было более тяжелым временем. Приходилось и учиться, и работать. Хлеб насущный тоже отвлекает. Когда я только защищался и начал преподавать, у меня не было доплаты за кандидатскую степень, диплом приходил значительно позже. В итоге я получал 1500 рублей в месяц. Это был 2007–2008 год. В то время даже моя жена, работая в техподдержке, зарабатывала куда больше, и это был распространенный случай. Для многих это был решающий фактор уйти из науки на производство. Чтобы остаться, необходимо было и трудолюбие, и четкое, определенное желание идти к своей цели.
Сейчас стипендия аспиранта, если не ошибаюсь, около 50 тысяч рублей. Да, это немного, но при наличии общежития позволяет вполне продержаться. И почти всегда есть возможности подработать. Конечно, если вы хотите сразу после института 300 тысяч и выше, то в науке это так быстро не получится, к сожалению.
«ЗН»: А сколько вы сейчас ведете аспирантов?
АШ: Сейчас я веду четверых, один аспирант защитился в конце декабря 2025 года, провожу собеседование на его место.
«ЗН»: Но наряду с аспирантами у вас много проектов и в лаборатории? Расскажите о них поподробнее.
АШ: У нас в группе два основных направления. Первое — оптомеханика: управление нанообъектами при помощи световых пучков — лучей притяжения (оптические пинцеты). Мы их захватываем с помощью сильнофокусированного лазерного луча и перемещаем. Это сейчас очень популярная тема.
Помните сатирическую картинку, когда летающая тарелка светит на корову, похищает и улетает. Это реально работает, правда для наночастиц.
В этом направлении наша команда впервые предложила концепцию притяжения за счет специальных подложек и определенные новые методы связывания частиц на поверхности. То есть можно поместить частицы, посветить на них светом, и они сами по себе выстраиваются в определенную структуру.
Также у нас есть очень хорошая работа про усиление диффузии за счет движения частиц в микрофлюидном реакторе. Бесконтактная. В реактор помещается специальная наноантенна, все это освещается, начинает бурлить, перемешиваться и сортироваться по нашему определенному запросу.
Второе направление, наверное, сейчас основное — это метаматериалы, метаповерхности, фотоника. Мне и моей группе, включая коллег из других научных институтов, уже принадлежат несколько определяющих результатов. Мы плотно работаем над такими интересными явлениями в микромире, как суперрассеяние и невидимость.
Попытаюсь пояснить. Например, любая наночастица имеет очень маленькое геометрическое сечение, при этом электромагнитно частица рассеивает волны с огромной площади, в десятки и сотни раз превышающей реальную площадь ее сечения.
В нашем мире это выглядело бы так, что простая шариковая ручка в моей руке могла бы рассеять волны в нескольких метрах вокруг себя, и часть предметов на заднем фоне стало бы не видно. На этом интересном эффекте мы сделали еще и, так сказать, нанолинзу из вакуума.
Чтобы представить это явление, надо также постараться. Например, у вас есть какая-то подложка, на ней стоит очень маленький столбик в сотню нанометров в диаметре. Вы светите на этот столбик, и за счет того что он суперрассеивающий, он может собирать энергию с нескольких микронов и высвечивает тоненьким лучом. По сути энергия собирается из вакуума, маленькой частичкой, так, как это делала бы линза в обычном мире. Сейчас мы дописываем об этом явлении научную статью и готовимся к публикации.
«ЗН»: И куда эта энергия идет?
АШ: Энергия высвечивается прямо и немного по краям, здесь и создается впечатление, что это линза, но ее нет, есть только микростолбик. А может реализоваться обратное: стенка электромагнитная, мы назвали ее электромагнитным щитом, то есть образуется отражающая плоскость.
«ЗН»: Звучит как научная фантастика! Все это в области фотоники?
АШ: Нанофотоники. Еще могу выделить субнаправление с противоположной ситуацией — подавление рассеяния, то, что еще называется невидимостью. В ближайшее время именно по этой теме буду делать доклады, которые называются: «От суперрассеивания к невидимости».
Представьте, что у вас есть частица, которая за счет комбинации полей внутри ничего не излучает. Ничего, через нее проходит волна, и при этом ничего не происходит. Но можно подстраивать фазу, набрать этих частичек в определенную поверхность с разной фазой и получить голограмму. Точнее метаголограмму, где размер пикселя будет значительно меньше, чем на привычном нам экране телефона,— там микроны. В нашем случае вся поверхность будет толщиной пару сотен нанометров, а пиксель — меньше микрона.
При этом сама частица не светит, но внутри нее очень бурно развиваются ближние поля, очень мощные. Это очень полезно для нелинейной физики. Например, если туда поместить какой-то нелинейный материал, он будет взаимодействовать со светом в десятки раз эффективнее.
«ЗН»: И по всем этим направлениям уже вышли научные статьи?
АШ: Вышли и выходят. По тому же суперрассеиванию у нас вышла хорошая статья в Nature. Мы не занимаемся фантастикой — наши результаты уже признаны научным сообществом. Люди читают и очень активно ссылаются.
«ЗН»: А непосредственно прикладные разработки уже имеются?
АШ: Из практики-практики: недавно мы выпустили работу про новый тип прозрачного метаматериального электрода. На самом деле, это очень долгоиграющая работа, которую мы начинали аж в 2016–2018 годах. Я придумал идею, мы все посчитали, и всё получилось. Более того, мы добились рекордных значений прозрачности и проводимости.
«ЗН»: А где это можно применить?
АШ: Прозрачный электрод в современных гаджетах. Например, к экрану вашего телефона подводится электричество, считывается сигнал, но при этом свет должен проходить. Благодаря использованию метаматериала у нас получилась прозрачность, как у обычного стекла, а проводимость — как у практически чистого металла. Мы запатентовали нашу разработку и ведем переговоры о продаже патента крупному производителю.
Конечно, выпустили статью. Там очень сложный эксперимент, если его делаешь в первый раз. Когда знаешь, как делать, уже можно развернуться. Обычно метаматериал или метаповерхность это некий квадратик, ну, предположим, 50 х 50 микрон. С помощью нашей технологии мы можем делать этот электрод большим. Все процедуры простые, но мы первые, кто до них додумался. Ну, пожалуй, достаточно о нашей работе.
«ЗН»: Какие векторы развития вы видите для своего направления? Чем будут заниматься в той же нанофотонике в будущем?
АШ: Нанофотоника сейчас развивается очень быстро: от фундаментальной науки к опытно-конструкторским работам. То есть уже появилось несколько групп в мире, которые делают тончайшие плоские линзы. Что это нам дает? Возьмем совершенно новую марку смартфона, и у него до сих пор выступает камера. Почему? Потому что до сих пор применяются стеклянные линзы. Если их сделать толщиной 200 нанометров и плоскими, то камера уйдет в корпус, и все идеально. И уже есть группа, которая этим активно занимается на практике.
Более того, уже стоит телескоп, оборудованный наноструктурными линзами, который делался в группе профессора Капассо. Это очень крупная группа, и они напролом идут к практическому применению. В прошлом году я организовывал конференцию в Узбекистане, и именно там он мне рассказал об этом проекте со словами: «Скоро будем в iPhone ставить».
Все быстро меняется и развивается. Конечно, некоторые перспективные направления не оправдали возложенных надежд, но постоянно появляются новые. Например, сейчас идет бум так называемых связанных состояний в континууме (примечание: особый класс волновых состояний, которые существуют внутри спектрального континуума и остаются локализованными и не излучают энергию в открытые каналы). На них планируют делать новые сенсоры и голограммы.
Но мне кажется, что будущее все-таки за какими-то новыми эффектами, в частности на том же суперрассеивании мы предложили сразу целую плеяду новых применений и эффектов — сокрытия, линзирования, супермикроскопии, за счет того же столбика, который может менять свое положение.
Также интересное направление — создание тончайших структур на новых, но управляемых эффектах. То есть мы подаем какой-то электрический сигнал, и свойства меняются. Это уже прямая дорога к управляемым линзам. Вставляешь такую контактную линзу, не подошла, чуть-чуть вольтаж подкрутил, и уже подошла. Или метаголограмма — совершенно тончайшая пленка, которая способна создать любую картину, новый экран, все что угодно.
Более того, именно под это направление мы и выиграли мегагрант в 2022 году и активно этим занимались. Наша команда использовала эти новые структуры. Помещали перестраиваемые материалы, которые взаимодействуют с электрическим током, но при этом со светом они взаимодействуют слабо: слишком тонкие. Но когда их совмещаешь, одни начинают сильно взаимодействовать со светом, другие сильно перестраиваются под электрическим сигналом. Таким образом, получаются интересные сценарии, которым впоследствии можно найти реальное применение.
Пожалуй, это основное. То есть мы сейчас наблюдаем, как нанооптика развивается уже в практическом применении, в виде метаматериалов, метаповерхностей. Идеи, которые зародились где-то в начале двухтысячных, сейчас становятся вполне коммерциализируемыми.
«ЗН»: И последний вопрос. Есть ли у вас какие-то увлечения, не связанные с наукой и карьерой?
АШ: Ну, во-первых, я очень люблю разводить аквариумных рыбок. У меня дома стоит очень красивый аквариум, и я за ним ухаживаю. Второе, я очень люблю ролевую игру Dungeons and Dragons — «Подземелья и драконы». Мы, наверное, с 2001 года начинали в нее играть еще в городе Ульяновске. Мне нравятся такого рода фэнтези-игры.
Люблю читать и развлекательную, и научную литературу, у меня есть некоторые направления, которые я отслеживаю: какие интересные авторы выходят, на что стоит потратить время.
«ЗН»: Что то можете выделить?
АШ: Василий Маханенко «Путь шамана», это также фэнтези.
«ЗН»: Подведем итог: чтобы выйти на успешную защиту, необходимы в первую очередь трудолюбие и мотивация?
АШ: Мотивация и стремление преодолевать, трудиться и, главное, вникать. Не просто делать, что говорит научный руководитель, а именно вникать. Я своих ребят всегда учу: вы не просто обезьянки, которые нажимают на кнопки. Если вы не понимаете, спросите, что вы делаете, зачем вы делаете и что должно получиться. И не сдаваться, когда появляются какие-то препятствия, будь они моральные, материальные, научные и так далее. Не сдаваться.
