Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів»: виростити і зберегти

Порівняно з іншими науковими установами в Харкові, Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» засновано не так давно — 1955 року. Для бурхливого розвитку атомної техніки совєтська влада гостро потребувала нових радіаційно-чутливих і радіаційно-стійких матеріалів, детекторів іонізуючого випромінювання, а також конструкційних матеріалів.

Після здобуття незалежності України Комплекс почав активно співпрацювати з реальним сектором економіки: фармацевтичною галуззю, ядерною та переробною промисловостями, медициною.

1.  На основі харківських монокристалів створюються гамма-детектори для томографів Siemens Medical, Philips та General Electrics Healthcare. Він єдиний у світі вирощує кристали вагою 500 кілограмів для такого типу обладнання.

2.  В українські медичні установи за програмою МОЗ України в середині 2000-х років комплексом у співпраці з іншими вітчизняними підприємствами постачали понад 30 томографів власного виробництва.

3.  Єдиний у світі комплекс вирощує кристали селеніду цинку для українських і міжнародних систем безпеки в аеропортах і на митниці.

4.  Також до складу комплексу входить Завод хімічних реактивів — єдиний державний виробник лікарських діючих речовин. Він виготовляє третину всіх вітчизняних фармацевтичних субстанцій, які є основою для сотень препаратів українських фармкомпаній. Окрім цього, комплекс на замовлення фармпідприємств розробляє лікарські засоби від підбору оптимального складу до виготовлення дослідних партій для проведення доклінічних випробувань, допомагаючи навіть з пакуванням та формою випуску (наприклад, формою інгалятора) та реєстраційними документами.

5.  У світі комплекс відомий переважно завдяки детекторам для найбільших експериментів у галузі фізики високих енергій, зокрема експериментів Великого адронного колайдера.

«Для проведення наукових досліджень і розробок на світовому рівні ми потребуємо сучасного наукового обладнання, яке надто чутливе до умов експлуатації. Наприклад, у нас розташований єдиний у країні спектрометр ядерно-магнітного резонансу, сертифікований для підтвердження структури діючих речовин лікарських препаратів. Основою цього спектрометру є супермагніт, який має надпровідні властивості за температури рідкого гелію (-272 °С). Взимку 2022 року, перед вторгненням, ми встигли оновити гелій (це робимо раз на рік), а рідкий азот, який теж необхідний для охолодження (потрібен кожні три місяці), просили вже, коли Харків обстрілювали, в Інституту кріобіології та кріомедицини. Їм допомогли донори, а вони трохи відлили нам: десь 70 літрів. Без гелію й азоту магніт миттєво нагрівся б та втратив свої надпровідні властивості, і тоді дешевше придбати новий спектрометр, аніж запустити повторно, тому було критично, аби установка не переставала працювати», — розповідає кандидат наук, учений секретар Інституту Іліас Щербаков.

Напруга

Проблема блекаутів та вимкнення світла 2022 року стала для Інституту найскладнішою. Через перепад напруги вже 24 лютого довелося викидати всі кристали, що перед цим вирощували вже тривалий час (залежно від типу кристалів цей процес може тривати від двох тижнів до дев’яти місяців). Неорганічні монокристали ростуть безперервно за температури до 2300 градусів, і тому навіть невеликий перепад напруги може створити дефекти у їхній структурі.

У перший день вторгнення робота комплексу нагадувала екстрену зупинку електростанції. Співробітників відпустили додому, а на місцях залишилося лише керівництво й керівники підрозділів. Вони зупиняли й консервували обладнання, чекали, доки охолонуть печі, діставали з них кристали.

Уже пізніше співробітники почали їздити сюди як у найбільш безпечне для себе місце, бо головний корпус має надійне бомбосховище. Близько 200 співробітників жили під землею на розкладачках з нашвидкуруч обладнаною кухнею.

Щоб забезпечити обладнання джерелами безперебійного живлення, у жовтні 2022 року відкрили збір донатів серед іноземних колег, загалом вдалося залучити понад мільйон гривень. Усе обладнання вдалося закупити до березня вже 2023 року.

«Джерела живлення ми чекали місяцями. Одному постачальнику ми вже заплатили за них за контрактом, та хтось нас випередив і перекупив обладнання за готівку», — коментує Іліас.

Генератори дозволяють установі тримати напругу протягом декількох годин і за цей час зупиняти обладнання в штатному режимі. Евакуювати ж установки й виробничі лінії неможливо: це надто дорого, й важко знайти нове приміщення з необхідними вимогами до електроенергії та подачі води.

Окрім фінансової допомоги на генератори, іноземні колеги також допомогли тимчасовим працевлаштувати працівників Комплексу — близько третини співробітників виїжджали в різні країни, хоча частина вже й повертається додому.

«Ми не робимо трагедії з мобільності вчених. І до вторгнення щороку 10–15 наших науковців стажувалися за кордоном, а потім поверталися. Звісно, зараз є перекос із незрозумілими наслідками, але, з іншого боку, ми тепер маємо сильну наукову діаспору в Канаді, США, Великобританії, Франції. Налагодили міжнародні зв’язки», — ділиться Іліас.

Розвиток

Комплекс, як і все місто, постраждав від обстрілів. На Заводі хімічних реактивів від авіаудару 5 березня було пошкоджено дах, вилетіли вікна. Лікарські субстанції та реактиви, що були в приміщеннях, вимерзли.

Нові рами й скло установа поновлювала власним коштом та коштом Академії наук, на це витратили 10 тисяч доларів. Також за власний кошт відновили технологічне обладнання Заводу хімічних реактивів, який вже у червні 2022 року запрацював знову.

«На відміну від класичної наукової установи, ми намагаємося не залишатися на стадії наукового звіту, а впроваджуємо розробки. Кристали стають медичним та безпековим обладнанням. Хімічні речовини — лікарськими засобами. Якщо ми працюємо з реальними секторами економіки, то й грошей у нас більше, які далі можна вкладати в оновлення матеріально-технічної бази», — пояснює Іліас.

Розширення співпраці з фармацевтичними компаніями в Інституті бачать як важливий напрям своєї роботи. Через проблеми з імпортуванням ліків з-за кордону українські виробники вимушені й вже починають нарощувати власні потужності.

До співпраці запрошують й інші сектори економіки. Іліас розповідає, що у зв’язку з воєнними діями до Інституту стали частіше звертатися в контексті безпеки електростанцій, але діалог з новими секторами економіки поки йде важко: «У 2008–2014 роках ми спілкувалися з ДТЕКом, Укртелекомом, вони дивуються: “О, у вас є наукові дослідження”. Можливо, вони мали досвід, коли їм не допомогли, а тепер це кліше поширюється й на інші наукові установи. Утім, наш досвід показує, що коли бізнес переходить зі стадії експлуатації ресурсів до стадії розвитку, то настає і усвідомлення, що необхідно вкладатися в технології». 

На 2024 рік Комплекс вже має план замовлень, хоче оновлювати обладнання. Потужність виробництва зараз на рівні 70% порівняно з 2021 роком. Серед буденних складнощів називають проблеми з закупівлями хімічних реактивів і те, що в Харків бояться приїжджати сервісні інженери рідкісного наукового й промислового обладнання. Ремонтувати чи налагоджувати техніку часто доводиться через Zoom — інженери навіть з Києва чи Львова не завжди приїжджають.

Щодо хімічних реактивів Іліас коментує так: «З окупацією частин Донецької та Луганської областей ми втратили всю коксохімічну промисловість, зокрема Лисичанський, Авдіївський коксохімічні заводи, а також значну кількість вітчизняних підприємств “великої хімії”. На заході України є й інші виробництва, але вони відрізані від сировинної бази. Усі реактиви ми вимушені купувати в Німеччині, Франції, і нам щоразу доводиться пояснювати, що вони йдуть не на військові потреби, а наукові».

Попри ці перешкоди, в «Інституті монокристалів» зберігають оптимізм і планують на 2024 рік вже оновлюватися, а не відновлюватися. У лабораторіях грає рок, а двері прохідної щохвилини відкриваються, впускаючи всередину нових людей. 

За підтримки Alfred P. Sloan Foundation та сприяння IIE.