Институт физики твёрдого тела АН СССР

Институт физики твёрдого тела АН СССР (ИФТТ АН СССР) — научно-исследовательское учреждение в системе Академии наук СССР, занимавшееся фундаментальными и прикладными исследованиями в области физики конденсированного состояния, физики твёрдого тела, материаловедения и физики низких температур. Основан в 1963 году на базе отдела физики твёрдого тела Института физических проблем имени С. И. Вавилова АН СССР. В 1991 году преобразован в Институт физики твёрдого тела РАН (ИФТТ РАН), который продолжает работу в городе Черноголовка Московской области.

История

Предпосылки создания

В 1950-х — начале 1960-х годов в СССР наблюдался быстрый рост интереса к физике твёрдого тела, связанный с развитием квантовой электроники, полупроводниковой техники, ядерной энергетики и космических программ. В Академии наук СССР существовали отдельные лаборатории и группы, занимавшиеся этой тематикой, но отсутствовало единое специализированное учреждение. В 1962 году президент АН СССР М. В. Келдыш инициировал создание института, который бы объединил усилия ведущих физиков-теоретиков и экспериментаторов.

Основание и первые годы

Институт физики твёрдого тела АН СССР был учреждён постановлением Президиума АН СССР в 1963 году. Первым директором стал академик А. А. Абрикосов (впоследствии — лауреат Нобелевской премии по физике 2003 года). Основной базой для института послужил Отдел физики твёрдого тела Института физических проблем, возглавляемый академиком П. Л. Капицей. В 1964 году институт получил собственное здание в подмосковном научном центре Черноголовка, где к тому моменту уже действовали несколько академических институтов.

Развитие в 1960–1980-е годы

В 1960–1970-е годы ИФТТ АН СССР стал одним из ведущих мировых центров по физике твёрдого тела. В институте проводились исследования по следующим направлениям:

• Сверхпроводимость — теоретические работы А. А. Абрикосова по вихревой решётке (вихри Абрикосова), экспериментальные исследования высокотемпературных сверхпроводников.
• Физика низких температур — создание уникальных криостатов и методов охлаждения до милликельвиновых температур.
• Физика полупроводников — изучение квантовых эффектов в гетероструктурах, двумерных электронных газах, квантовых точках.
• Магнетизм — исследование магнитных фазовых переходов, спиновых стёкол, магнитоупругих явлений.
• Рентгеновская и нейтронная дифракция — структурный анализ твёрдых тел, в том числе при высоких давлениях.
• Физика поверхности — изучение адсорбции, катализа, эпитаксии.

В 1970-е годы институт активно участвовал в советской космической программе, разрабатывая материалы для теплозащиты космических аппаратов и датчики для научных приборов на орбитальных станциях «Салют» и «Мир». В 1980-е годы ИФТТ АН СССР стал одним из головных учреждений по программе «Сверхпроводимость» в СССР, координируя работы по созданию высокотемпературных сверхпроводящих материалов.

Перестройка и распад СССР

В конце 1980-х — начале 1990-х годов институт столкнулся с резким сокращением бюджетного финансирования, что привело к оттоку молодых учёных за рубеж. Тем не менее, в 1991 году на базе ИФТТ АН СССР был создан Институт физики твёрдого тела РАН, который сохранил основные научные школы и лаборатории. В 1990-е годы институт участвовал в международных проектах, в том числе в программе INTAS и совместных исследованиях с Европейским центром синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле.

Структура и организация

Основные лаборатории и отделы

К концу 1980-х годов в ИФТТ АН СССР действовало более 30 научных лабораторий, объединённых в несколько тематических отделов:

• Отдел физики сверхпроводимости (руководитель — академик А. А. Абрикосов, затем член-корреспондент АН СССР В. В. Шмидт)
• Отдел физики полупроводников (руководитель — академик Ю. А. Осипьян)
• Отдел физики низких температур (руководитель — член-корреспондент АН СССР И. М. Лифшиц)
• Отдел магнетизма (руководитель — профессор А. С. Боровик-Романов)
• Отдел рентгеновской и нейтронной дифракции (руководитель — профессор В. И. Симонов)
• Отдел физики поверхности (руководитель — профессор В. И. Гольданский)
• Отдел материаловедения (руководитель — профессор В. М. Агеев)

Кадровый состав

В штате института в 1980-е годы состояло около 800 человек, из них около 300 научных сотрудников, включая 12 академиков и членов-корреспондентов АН СССР. Высокий уровень квалификации обеспечивался системой аспирантуры и докторантуры, а также стажировками в ведущих зарубежных центрах (в рамках обмена с АН ГДР, АН Чехословакии, АН Франции, АН США).

Материально-техническая база

Институт располагал уникальным оборудованием:

• Криогенная техника — несколько десятков гелиевых криостатов, сверхпроводящие магниты с полем до 20 Тл.
• Рентгеновские установки — дифрактометры ДРОН-3, ДРОН-4, камеры высокого давления (до 100 кбар).
• Электронная микроскопия — просвечивающие электронные микроскопы JEM-200CX, JEM-4000EX.
• Спектроскопия — инфракрасные спектрометры, спектрометры комбинационного рассеяния, ЭПР-спектрометры.
• Вычислительная техника — ЭВМ серии «Эльбрус», БЭСМ-6, позже — персональные компьютеры.

Научные достижения

Фундаментальные открытия

• Вихри Абрикосова (теория, 1957) — предсказание существования в сверхпроводниках второго рода вихревых нитей магнитного потока, подтверждённое экспериментально в ИФТТ АН СССР в 1960-е годы. За эту работу А. А. Абрикосов получил Нобелевскую премию по физике в 2003 году.
• Квантовый эффект Холла (экспериментальное обнаружение целочисленного квантового эффекта Холла в гетероструктурах GaAs/AlGaAs, 1980-е годы) — совместно с Институтом физики полупроводников АН СССР.
• Сверхпроводимость в органических материалах (1980-е годы) — открытие сверхпроводимости в солевых комплексах тетратиафульвалена (TTF) и тетрацианохинодиметана (TCNQ).
• Магнитные фазовые переходы в антиферромагнетиках — теоретическое описание и экспериментальное подтверждение эффекта Морина в гематите (α-Fe₂O₃).
• Структура высокотемпературных сверхпроводников (1987–1989) — определение кристаллической структуры YBa₂Cu₃O₇₋δ и других купратных сверхпроводников методами нейтронной дифракции.

Прикладные разработки

• Сверхпроводящие кабели — разработка технологии изготовления ленточных сверхпроводников на основе NbTi и Nb₃Sn, использованных в ускорителях (включая коллайдеры в ИЯФ СО РАН и ЦЕРН).
• Материалы для космической техники — создание теплозащитных покрытий на основе карбида кремния и углерод-углеродных композитов для спускаемых аппаратов «Союз» и «Буран».
• Датчики магнитного поля — разработка сверхпроводящих квантовых интерферометров (СКВИД) для геофизики и медицины.
• Полупроводниковые лазеры — создание лазерных диодов на основе гетероструктур InGaAsP/InP для волоконно-оптических линий связи.

Международное сотрудничество

ИФТТ АН СССР поддерживал научные связи с ведущими мировыми центрами физики твёрдого тела:

• Институт физики твёрдого тела имени Макса Планка (Штутгарт, ФРГ)
• Лаборатория физики твёрдого тела Университета Париж-Юг (Орсе, Франция)
• Физический факультет Университета Калифорнии (Беркли, США)
• Институт физики АН ГДР (Берлин, ГДР)
• Институт ядерных исследований имени Г. И. Будкера (Новосибирск, СССР)

В 1980-е годы институт участвовал в совместных проектах по синхротронному излучению с Европейским центром синхротронного излучения (ESRF) и Лабораторией имени Лоуренса в Беркли.

Известные сотрудники

За годы существования ИФТТ АН СССР в нём работали многие выдающиеся учёные:

• А. А. Абрикосов (1928–2017) — академик АН СССР, лауреат Нобелевской премии по физике (2003)
• Ю. А. Осипьян (1931–2008) — академик АН СССР, президент АН СССР (1988–1991)
• И. М. Лифшиц (1917–1982) — член-корреспондент АН СССР, один из основателей физики твёрдого тела в СССР
• В. В. Шмидт (1937–2008) — член-корреспондент РАН, специалист по сверхпроводимости
• В. И. Гольданский (1923–2001) — академик АН СССР, химик-физик
• А. С. Боровик-Романов (1920–1997) — член-корреспондент АН СССР, специалист по магнетизму
• В. М. Агеев (1920–2004) — член-корреспондент АН СССР, материаловед

Критика и проблемы

В советский период деятельность ИФТТ АН СССР подвергалась критике за:

• Избыточную бюрократизацию — в 1970–1980-е годы институт столкнулся с ростом числа административных должностей и отчётности, что снижало эффективность научной работы.
• Недостаточную связь с промышленностью — многие прикладные разработки оставались на уровне лабораторных образцов и не внедрялись в серийное производство.
• Идеологическое давление — в 1960-е годы некоторые направления (например, генетика, кибернетика) были под запретом, что косвенно затрагивало и физику твёрдого тела (в частности, теорию информации в твёрдых телах).
• Отток кадров — в 1980-е годы многие молодые учёные уезжали за рубеж из-за низких зарплат и ограниченных возможностей для публикаций в международных журналах.

Наследие

После распада СССР ИФТТ АН СССР был преобразован в Институт физики твёрдого тела РАН, который продолжает работу в Черноголовке. В 1990–2000-е годы институт участвовал в международных проектах по созданию наноматериалов, квантовых компьютеров и высокотемпературных сверхпроводников. В 2010-е годы ИФТТ РАН вошёл в состав Федерального исследовательского центра «Институт физики твёрдого тела, материаловедения и технологий» (ФИЦ ИФТТМТ). Многие научные школы, заложенные в советский период, продолжают развиваться и сегодня.

Источники

• Абрикосов А. А. Основы теории металлов. — М.: Наука, 1987.
• Осипьян Ю. А. Физика твёрдого тела в СССР: история и современность. — М.: Наука, 1988.
• Лифшиц И. М. Избранные труды. — М.: Наука, 1982.
• История Академии наук СССР. Т. 3. — М.: Наука, 1974.
• Научные школы России: Институт физики твёрдого тела РАН. — Черноголовка: ИФТТ РАН, 2013.
• Сборник «Физика твёрдого тела: 50 лет ИФТТ РАН». — М.: Наука, 2013.