«Физика — это то, на чем строится мир»

Стипендиат Фонда Владимира Потанина физик Нина Джанаева занимается исследованиями в области нанофотоники. В интервью проекту «Молодые ученые Вышки» она рассказала о наноколодцах, научной интуиции и пользе физики для приготовления слоек с кремом франжипан.

Как я начала заниматься наукой

В детстве я увлекалась научной фантастикой: Жюлем Верном, Александром Беляевым, Рэем Брэдбери. Меня удивляло то, как они придумывали миры с технологическими инновациями, которые меняли жизнь людей. Я и сама писала рассказы. Однажды даже стала призером конкурса, по результатам которого издали альманах — толстенькую книжку с работами участников. Эта книжка сейчас стоит у нас дома и очень радует мою маму, а я хочу ее сжечь.

Став старше, я начала читать статьи в интернете и смотреть подкасты и поняла, что технологии можно не просто придумывать, а создавать. Систематизировать неопределенность мира, изучать его и потом с помощью этого знания внедрять что-то новое, доселе неизвестное, в нашу жизнь.

Осознание этого накрыло меня с головой. Математика, хотя я ее очень любила и сейчас люблю, для этой цели все-таки слишком абстрактна. Был вариант заняться биологией. Это увлекательно, в моей семье много врачей, и сейчас в лаборатории занимаюсь исследованиями в области биологии в том числе. Но если говорить о чем-то фундаментальном, на чем буквально строится мир, — это, конечно, физика.

Физика, как мне кажется, более систематизирована, чем другие науки. Поэтому я по собственной инициативе поступила сначала в лицей при МИФИ, а потом на факультет физики Высшей школы экономики. В Вышке очень сильная профессура, и все занятия проходят на базовых кафедрах РАН. А еще это мультидисциплинарный университет, и, если я захочу сделать сложный проект, я легко могу найти в своем университете заряженных людей из разных областей науки, которые мне в этом помогут.

Во-первых, это красиво, или Чем я занимаюсь

Я выбрала кафедру Института спектроскопии РАН, потому что оптика и фотоника — это мои любимые области науки. Во-первых, я считаю, что это красиво уже на уровне теории. А во-вторых, все, что мы видим, мы видим благодаря свету. Буквально. Меня это очень вдохновляет. В лаборатории, где я работаю, мы проводим биомедицинские исследования, используя то, что нам дано природой, на пользу человечества.

Конкретно я создаю платформу для детектирования заболеваний в очень низких концентрациях. Зафиксировать биомаркеры, то есть молекулы, отвечающие за какое-то заболевание, в больших концентрациях не составляет труда. Но при малых концентрациях начинают мешать разного рода шумы.

Тут можно провести аналогию с шумом в этой комнате. Если поставить вокруг меня звуконепроницаемую ограду, меня станет слышно гораздо лучше. То же самое мы делаем, используя специально созданные наноструктуры — волноводы нулевой моды, которые мы часто между собой называем «наноколодцы».

Свет в них распространяется особым образом. Он будет концентрироваться в определенной области пространства внутри наноколодца и работать как включатель флуоресценции молекулы. Получается цепочка: молекула — свет — сигнал. С помощью таких устройств в нашей лаборатории секвенировали ДНК. Но мы пошли дальше и подумали, что с помощью такого устройства можно не только смотреть, какие именно нуклеотиды заплывают в наноколодцы, но и считать их. И не только молекулы нуклеотидов, но и вообще любые молекулы — раковые и вирусные частицы, белковые молекулы (все это сложно с точки зрения биологии, поэтому мы подключаем специалистов из партнерских институтов РАН).

Подсчет дает понимание о концентрации. Условно, 5 молекул — это первая стадия рака. 500 молекул — четвертая. Чем меньше концентрация, которую мы можем зафиксировать, тем легче помочь человеку. Подобные методы реализованы в Америке. Однако у них это микроколодцы. А у нас — нано-, и мы можем кратно масштабировать чувствительность, увеличив количество наноколодцев и расположив их близко друг к другу.

Считать молекулы, чем я сейчас занимаюсь, не так просто, как это может показаться. Например, мне нужно по графику сигнала отличить тот случай, когда действительно заплыла молекула, от просто каких-то флуктуаций. Может, это вообще пиксель какой-то загорелся, и моя задача — отличать такие «миражи» от реальных данных с помощью специальных алгоритмов на компьютере.

Как я мирюсь с долгим циклом между разработками и результатом

У исследований в области физики очень долгий цикл обратной связи. Я это прекрасно понимаю, но в силу своего характера я всегда хочу увидеть результаты работы пораньше. Например, еще учась в лицее, я делала собственный проект в сфере экологии. Меня тогда очень увлекла идея экономики замкнутого цикла, когда все, что осталось, в результате производства идет обратно в дело и на выходе у тебя получается ноль отходов и ноль выбросов в окружающую среду. Мы с ребятами стали призерами акселератора, сделав прототип устройства, которое перерабатывает пластиковые бутылки в филамент для 3D-печати.

Позже, уже в университете, был еще один небольшой экостартап. Мы делали экосистему взаимодействия бизнеса с потребителями по принципу скидки в обмен на экологические действия. Начали с университетских кофеен, где можно было обменивать баллы за действия на напитки, и быстро нашли партнеров по всей Москве. Сейчас в лаборатории я делаю эксперименты, результаты которых приходится ждать иногда подолгу, и они не так осязаемы. Но когда я наконец получаю результат, это дает невероятный драйв и желание двигаться вперед, потому что, я знаю, все эти микрошаги однажды сложатся в больший шаг.

Проект как детище

Для ученого-физика особенно важно чувство собственности, ответственности за свой проект (по-английски это называется ownership). Когда студенту в лаборатории дают проект, он должен понимать, что это его детище и в его интересах его двигать, не дожидаясь участия руководства. Я очень стараюсь развивать в себе этот навык и уже успешно его применяю.

В чем смысл стипендии Фонда Потанина

Получить эту стипендию для меня большая честь. Чтобы стать стипендиатом, нужно было пройти много этапов отбора заочно и очно: писать мотивационные эссе, собирать портфолио, решать задачи на интеллект, участвовать в дебатах, проявлять лидерские качества. Это было интересно. Но еще более важно, что за это время я познакомилась с большим количеством интересных людей — людей, которые меня заряжают, вдохновляют, на которых я хочу быть похожей. Внутри сообщества стипендиатов мы обсуждаем то, что нас волнует, обмениваемся мнениями, можем найти людей в свои проекты. Такое общение для меня — один из определяющих критериев привлекательности научной карьеры.

С кем я хотела бы встретиться

С Ричардом Фейнманом. Это американский физик, нобелевский лауреат, который известен даже гуманитариям своими открытиями в области теоретической физики и своими книгами. Особенно известен его сборник автобиографических эссе «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!». Отличительной чертой этого ученого было то, что он ничего не принимал на веру и всегда старался докопаться до самой сути. Даже в том, что не касалось физики. Он, например, делал эксперименты с муравьями у себя в ванной (это есть в книге).

Я считаю, это высшая степень осознанности — стараться все пощупать, проверить, понять, кто ты и в каком мире оказался. Интересно, как он понимал, что это конечный, а не промежуточный результат или какое-то ошибочное мнение. Возможно, в этом ему помогала некая научная интуиция. Но вообще, я думаю, что интуиция — это накопленный опыт, благодаря которому мои научные руководители сразу понимают, что стоит за тем или иным эффектом. У нас в лаборатории довольно часто происходят какие-то вещи, которые мне как студенту довольно сложно интерпретировать, а профессор сразу видит суть проблемы. И действительно, при проверке его догадка подтверждается.

Как устроен мой обычный день

Сейчас я учусь и работаю в Троицке. Дорога из дома до института занимает примерно полтора часа. Я стараюсь это время использовать по максимуму: беру ноутбук и решаю свои задачи, пишу драфты статьи, вношу правки, анализирую данные. А на коротких пересадках, когда нет времени доставать компьютер, подучиваю английскую лексику.

Я всегда планирую неделю так, чтобы один день целиком был посвящен моим экспериментам. Эксперименты такая непредсказуемая вещь. Возникает много проблем, и каждую из них нужно решить. Приходится принимать довольно сложные, неочевидные решения. Конечно, на это уходит много времени, и в такие дни я могу вернуться домой во сколько угодно — могу в шесть, могу в восемь, но чаще всего с учетом дороги — в десять часов вечера. В другие дни я приезжаю с утра на пары, а дальше иду в офис и работаю над своими задачами. Все-таки, когда работа и учеба в одном здании, это очень удобно. И здорово, что график у научного работника в целом свободный. К примеру, когда я принимала участие в кейс-чемпионатах или в конференциях, под это всегда выделялись свободные дни.

Бывает ли у меня выгорание

Я с детства очень энергичная. Люблю, когда вокруг меня все вертится, и сама стараюсь эту среду вокруг себя крутить. И вот когда я вижу, что либо я замедляюсь, либо среда замедляется, я понимаю: что-то, наверное, идет не так, — и стараюсь разгрузиться. На самом деле, чаще всего нужно просто выспаться. Еще мне помогает общение с семьей. Я по папе осетинка, а у нас это значит, что я осетинка. У нас очень сильны родственные связи, и я в любой ситуации могу рассчитывать на поддержку близких людей.

Что последнее я читала и смотрела

Я сейчас больше читаю специализированную литературу. Одна из последних книг — «Эмоциональный интеллект». В какой-то момент я поняла, что человека сильно ограничивают негативные эмоции — грусть, страх и так далее. Эта книга помогает научиться управлять этими эмоциями и отделять то, как твой организм интерпретирует внешний раздражитель, от реальных фактов.

Что касается кино, я часто пересматриваю фильмы «Общество мертвых поэтов» и «Невероятная жизнь Уолтера Митти» — фильм про человека, который отправляется путешествовать и заново открывает себя. Обожаю этот фильм и считаю, как его герой, что каждый человек должен понимать, кто он и зачем что-либо делает. Быть не шестерней в механизме, а моторчиком.

Чем я увлекаюсь, кроме науки

Меня разгружают занятия кулинарией. Я, конечно, умею печь осетинские пироги, но больше люблю готовить французские десерты. Чаще всего это слойки с кремом франжипан и вишневым конфитюром, которые очень любит моя семья. Кстати, физика помогает развивать интуицию. Поработав в лаборатории, я стала лучше чувствовать пальцами тесто и консистенцию разных других продуктов.

Совет молодым ученым

Смотри на людей, которые будут тебя окружать, потому что таким человеком станешь ты сам. Такой небольшой лайфхак. Я правда считаю, что важно не только заниматься тем, что тебе интересно, но и смотреть на среду, в которой ты будешь развиваться. Я пришла в лабораторию изначально за исследованиями в наноплазмонике, а сейчас занимаюсь нанофотоникой. Это чуть-чуть другое, но люди — те же, просто замечательные.

Вообще, один из плюсов нашей жизни в том, что ты можешь чуть-чуть калиброваться. Это как нулевое приближение. Есть в физике такой способ решения сложных задач: когда ты не можешь решить точно, тебе нужно делать приближение. У тебя есть нулевое приближение, и ты его чуть-чуть достраиваешь — первое приближение, второе приближение. Вот так и человек, я думаю, может достраивать свою жизнь самостоятельно.

Любимое место в Осетии

Я родилась и всю мою жизнь живу в Москве, но каждое лето езжу во Владикавказ. У меня там родственники. Как известно, у осетин не бывает однофамильцев. Все Джанаевы — мои родственники, и их очень много. Летом абсолютно вся родня приезжает на фамильное торжество дзуары бæрæгбон. Мы печем пироги и везем подношение в горы, где находится наше родовое святилище кувандон. Туда нужно подниматься пешком, подносить пироги и освящать. На мой взгляд, это одно из самых живописных и запоминающихся мест, которые могут быть. А во Владикавказе я люблю парк Хетагурова и могу там хоть весь день смотреть на лебедей, рыб и горы вдали.

Любимое место в Москве

Я обожаю всю Москву. Особенно в мае. Особенно когда пахнет липой после дождя. Люблю смотреть на Пресненскую набережную, когда там вывешивают вазоны с цветами, а по реке ходят трамвайчики. Меня как человека, которого вдохновляют технологии, это приводит в настоящий восторг. Надеюсь, город будет с каждым годом становиться все красивее и технологичнее, в небе появятся летающие машины и всякие штуки из фантастических фильмов о будущем.