Дельфиндер мен жарыс машиналары үшін сенсорлар жасайды

Наносенсорлық технологиямен айналысатын техника ғылымдарының докторы; Өзінің әзірлемелерін медицинада, биологияда және автомобиль жасауда қолданады; Бельгияда жұмыс істейді; Әлемдік деңгейдегі атақты ғалымдармен бірлесіп жұмыс істейді...

Бұл сипаттаманы оқып отырғанда кімді елестетесіз? Қазақтың шағын қаласынан шыққан жас қыз деп ойламайтыныңыз анық. Дегенмен,  таныс болыңыздар - Алтынай Қайдарова, 31 жаста, Павлодар облысы, Ақсу қаласының тумасы. Әкесі небәрі екі жасында дүниеден озып, анасы мен әжесінің тәрбиесінде өскен.

Алтынай бүгінде әйгілі ғалым болса да, ұлттық салт-дәстүр мен ана тілін құрметтеу ғана емес, ғылымға деген құштарлық отбасынан дарығанын, алдына биік мақсаттар қоюды да үйреткенін, олардың қолдауын әлі де сезініп келе жатқанын айтады.

Табысты сәтсіздік

Алтынайға жақсы білім берген – Қазақстандағы дарынды балаларға арналған алғашқы гимназиялардың бірі. Аталған мектепте бірінші сыныптан бастап оқыды, гуманитарлық және техникалық пәндерді бірдей игерді: математика сыныбының оқушысы болғанымен,  ағылшын тілін белсенді түрде оқып үйренеді. Мектепті алтын медальмен бітіріп, Еуразия ұлттық университетінің халықаралық қатынастар және гуманитарлық факультетіне оқуға түсті.

«Осы ретте, 2010 жылғы сұраныстағы мамандықтарды қарастырып, ақыры «Электрондық байланыс» бағытына таңдауым түсті. Содан кейін «Болашақ» бағдарламасы бойынша Наньян технологиялық университетіне (Сингапур) оқуға құжат тапсырдым. Көп ұзамай стипендия иегері атанғанымды естіп, еш ойланбастан әлемнің ең үздік университеттерінің бірінде оқу мүмкіндігін алдым» – дейді Алтынай.

Сөйтіп облыс орталығы – Павлодарға жалғыз өзі барып көрмеген бойжеткен мұхит асып, зәулім ғимараттар мен жоғары технологиялар әлеміне жол тартады.

«Біз Қазақстаннан 12 студент болдық. Бакалавриатқа 12 жылдан кем емес білімі бар талапкерлер ғана қабылданғандықтан, біз бір жылдық дайындық курсына – Foundation бағдарламасына жазылдық. Бұл бағдарлама бізді емтиханға дайындап, университетке түсуге мүмкіндік берді, - деп еске алады сұхбаттасымыз. – Барлығымыз Қазақстанның  беделді оқу орындарының үздігі болғанымызға қарамастан, ешқайсымыз бұл емтиханнан өте алмадық»

Мәселенің мән-жайын анықтау үшін Сингапурға «Болашақ» бағдарламасының сол кездегі президенті Саясат Нұрбек келді. Ол Наньян технологиялық университетінің қабылдау комиссиясының деканы орынбасарымен кездесіп, мұның себебін Қазақстанның орта білім беру бағдарламасының ескіргенін айтып түсіндірді.

«Ол математиканың 70-ші жылдар бағдарламасы бойынша оқытылатынын атап өтті. Соңғы 40 жылда математика баяу болса да алға жылжыды. Алайда дамыған мектеп жүйелерінде ықтималдық теориясы жоғары деңгейде оқытыласа, Қазақстанда ол бастауыш деңгейде оқытылады. Декан орынбасары болса, айтқанынан қайтпай, Наньян университеті оқудың бірінші жылына тиісті дайындығы жоқ студенттерді қабылдамады» – дейді Алтынай Қайдарова.

Ақыры қазақстандық студенттер Торонто, Лондон, Эдинбург, Бристоль және т.б. университеттерге бағытталды. Кейіпкеріміз Ұлыбританиядағы Ливерпуль университетінің «Электрондық коммуникация» мамандығын таңдады. Тағы да, өзіне бейтаныс мәдениет пен өмір салтына үйренуге мәжбүр болды. Тек бұл жолы ол Еуропада еді.

Ирландия теңізінен Қызыл теңізге дейін

Шәкіртақының арқасында менде баспанаға және оқу ақысына қатысты еш қиындық болмады, бұл өзімді оқуыма толықтай атауыма мүмкіндік берді. Отбасым алдындағы жауапкершілік, маған деген үміт пен сенім басты мотивация болды.

«Үш жыл өмірім кітаптар, емтихандар, кофе және достардың арасында зымырап өте шықты. Әрбір емтиханға дайындық титандармен шайқасқа әзірлік сияқты болатын. Мен үшін ең бақытты кез емтиханды сәтті тапсырғаннан кейінгі алғашқы сағаттар болатын» - деп күлді Алтынай.

Қазақстанға бакалавр дәрежесін алып оралған Алтынай Қайдарова екі жылдай Назарбаев Университетінде ғылыми қызметкер және оқытушы болып жұмыс істеді, содан кейін әріптесінің кеңесімен Сауд Арабиясындағы Король Абдулла атындағы Ғылым және технология университетінің (KAUST) магистратурасына түсті.

«KAUST маған ғылыми дүние есігін ашудың кілтін берді деп есептеймін, – дейді ғалым. – Сауд университетінің пайдасы: жоғары жаһандық зерттеу белсенділігі, оқытушылары – ғылыми әлемдік көшбасшылар, заманауи технологиялары бар, жайлы өмір, лайықты стипендия және медициналық сақтандыру» деп атап өтті білімпаз жас.

KAUST -те Алтынай Қайдарова 2018 жылы магистр дәрежесін, 2022 жылы техника ғылымдарының докторы дәрежесін алады.

«Келесі аялдама - постдокторантура! Жақында маған Бельгиядағы KU Leuven университетінде постдокторлық жұмысқа ұсыныс түсті», - дейді Алтынай.

KU Leuven – Лёвен католик университеті – Еуропадағы ең танымал және беделді университеттердің бірі. Атауындағы «католик» сөзі дәстүрге деген құрмет, университеттің шіркеуге еш қатысы жоқ, керісінше, ол нағыз еуропалық инновациялық зерттеу университеті болып саналады.

Робот тері

«Қазіргі уақытта менің ғылыми қызығушылығым киілетін (тағылатын) электроника, икемді және серпімді наносенсорлар, сондай-ақ олардың жұмыс істеуіне қажетті энергияны жинайтын құрылғылардың технологияларын жасауға бағытталған. Бұл технология адамдар мен жануарлардың денсаулығын бақылау, Қызыл және Каспий теңіздерінің параметрлерін талдау, сондай-ақ McLaren Формула 1 жарыс машинасының жұмысын бақылау үшін қолданылады» - дейді Алтынай.

Бәрін басынан бастап түсіндіретін болсақ, қарастырылып отырған наносенсорлар көміртегі атомдарының бір қабатынан тұратын ерекше материал - графеннен жасалған. Графен болаттан күшті, жоғары электр өткізгіш, коррозияға ұшырамайды және тірі организмдермен де жақсы үйлеседі.

«Графенге мен температура, қысым, өткізгіштік, тұздылық, жылдамдық сенсорлары, сондай-ақ су ағынының датчиктері мен магнит датчиктері сияқты сенсорларды жасау үшін қызықтым. Графенді кеңінен қолданудағы негізгі кедергілердің бірі - технологиясы күрделі және қымбат құрал-жабдықтарға байланысты, оны өндіру де қымбат.

«Докторантурада оқып жүрген кезімде графенді қолжетімді етіп, оның әртүрлі салаларға интеграциялануын жеделдету үшін оны өндірудің неғұрлым үнемді және тұрақты әдістерін әзірлеумен айналыстым, - деп, сұхбаттасушымыз ғылым тіліне ауысты - Мен лазермен индукцияланған графен деп аталатын бір сатылы өндіріс процесін қолдандым. Бұл әдіс графенді лазердің көмегімен тікелей серпімді полимерлердің бетінен алуға мүмкіндік берді. Соның нәтижесінде өзіндік құны (бір сенсор үшін 50 центке дейін) және өндірістің қиындығы айтарлықтай азаяды. Бұл теңіз өмірін бақылаудан бастап, жаңа жарыс автомобильдеріне дейін графенді қолданудың жаңа мүмкіндіктерін ашты.

Графен қалай сенсорға айналады?

Әртүрлі заттармен әрекеттесе отырып немесе әртүрлі жағдайларға түскенде, ол электрлік қасиеттерін өзгертеді. Содан кейін сенсормен байланысты электрондық компоненттер осы өзгерістерді өңдейді және күшейтеді, оларды талдауға болатын сандық сигналдарға түрлендіреді.

Ол тәжірибеде қалай қолданылады?

Мысалы, Алтынай Қайдарованың Формула 1 жарыс автомобильдерімен жұмысын алайық. Бүгінгі таңда бұл автомобильдер жылдамдық, ауа ағыны, қозғалтқыш температурасы, тежеу, пайдаланылған газдардың шығарындылары және т.б. туралы гигабайт деректерді жіберетін жүздеген сенсорлармен жабдықталған. Дегенмен, көптеген сенсорлар суперкарлар үшін қосымша салмақ болады. Ал бұл жерде оның ғылыми жетекшісі профессор Юрген Козельдің жетекшілігімен жасалған Алтынай Қайдарованың әзірлемесі пайдасын тигізді. Графендік сенсорлар салмағы өте жеңіл және жарыс кезінде шамадан тыс салмаққа төзімді.

Дәл осындай қасиеттер теңіз жануарларының мінез-құлқы мен тіршілік ету ортасын зерттеу үшін наносенсорларды қолданғанда қажет болды.

Графен тіршілік атаулының барлығына жақсы үйлесетін қасиеті - медициналық және биологиялық жүйелерде қолдануға таптырмас дүние. Қазіргі уақытта нақты уақыт режимінде тасымалдаушылардың қан қысымын, температурасын және қанындағы оттегі деңгейін өлшейтін, диагностика мен медициналық көмек көрсетуге септігін тигізетін икемді электронды тері әзірлеу үстіндеміз, – дейді ғалым. - Тері - біздің денеміздің ең үлкен және ең күрделі мүшесі: ол икемді, өздігінен созылып-жазылады және биологиялық ыдырайды. Протездеу  мен робототехникада қолдану үшін адам терісінің көптеген функциялары бар электронды тері жасау – менің жаңа салам.

Электрондық тері жасанды аяқтары бар адамдарға жанасуды сезінуге, жұмсақ пен қаттыны ажыратуға, өткір немесе күйіп тұрған ыстықты анықтауға мүмкіндік береді, деп жалғастырды ғалым.

Біздің заманауи электронды құрылғыларымыз өте қатты, нәзік және көлемді деуге болады. Дегенмен, егер біз оларды теріге ұқсата алсақ, бұл адамдардың электроникамен қарым-қатынасы толығымен өзгертеді.

Қоршаған ортадан табиғи қорғаныс, тосқауыл ретінде қызмет ететін теріміз адам мен құрылғылар арасындағы интерфейс бола алады, деп жас зерттеуші фантастикалық перспективалардың шетін ашты.

Қазір Алтынай Қайдарова схемалар, энергия жинағыштар және энергия сақтау құрылғылары сияқты электронды терінің жеке «құрылыс блоктарын» жасаумен айналысады.

«Электрондық мұқабаны коммерциялық пайдалануға апаратын жол ұзақ болады - деп мойындайды Алтынай, бірақ оның істеп жатқан ісі медицинада төңкеріс жасап, көптеген адамдардың өмір сүру сапасын күрт жақсартуға мүмкіндік береді».

Шетелде жүріп үлкен жетістіктерге жеткен отандастарымызбен сұхбаттар циклі. Forbes Kazakhstan компаниясымен бірлескен жоба.

forbes.kz