Как открытия в звуковых волнах помогут в медицине — интервью с молодым ученым Бахтияром Оразбаевым
Молодой ученый из NU Бахтияр Оразбаев изучает акустические волны и их энергию, что перспективно в неинвазивной медицине. Его новаторские проекты уже привлекли внимание ведущих научных изданий, подтверждая высокий уровень исследований в Казахстане. Как молодое поколение ученых меняет лицо казахстанской науки — читайте в материале агентства Kazinform.
— Один из Ваших последних проектов посвящен возможностям акустических волн для манипуляции частицами. Расскажите подробнее о вашем проекте. Как он может улучшить жизнь людей?
— Этот проект выполнен совместно со швейцарскими коллегами и опубликован в Nature Physics, по моим данным, это первая публикация из Казахстана в этом престижном издании. Мы использовали акустические волны для манипулирования малыми объектами, такими как шарик для пинг-понга, плавающий на воде, тем самым мы открыли новые возможности для биомедицины, зондирования и промышленности.
Суть эксперимента заключается в том, что мы можем возбуждать различные моды в волноводе. Контролируя силу, фазу и время включения динамиков, мы можем управлять распределением давления внутри волновода. Мы использовали умные алгоритмы, измеряя не только давление, но и рассеянную матрицу (S-matrix), которая дает информацию о рассеивании звука в зависимости от движения объекта. Совмещая эти данные с положением объекта, полученным с помощью камеры, мы можем эффективно перемещать объекты, контролировать их вращение и скорость. Эта техника, основанная на матрице Вигнера и Смита, дает информацию об изменении фазы рассеивания в системе. Мы предполагаем, что она найдет множество применений, таких как неинвазивная доставка лекарств. Так, вместо мячика для пинг-понга можно перемещать капсулы с лекарствами, улучшая методы доставки.
Наш подход позволяет быстро и эффективно изменять положение объекта, что может быть полезно для создания искусственных материалов и метаматериалов, фокусировки энергии и улучшения эффективности энергетических систем.
В будущем мы планируем улучшить быстродействие и силу воздействия, что должно повысить эффективность многих приложений как в медицине, так и в создании материалов.
— В каких направлениях вы хотели бы продолжить свои исследования? Есть ли другие области науки, которые вас привлекают?
— В данный момент я продолжаю исследование в области умных материалов, метаматериалов и адаптивных систем. Мы завершаем сборку экспериментальной установки для демонстрации субволновой визуализации объектов. С помощью метаматериалов и адаптивных систем, таких как машинное обучение, мы можем воссоздавать изображения с деталями, намного меньшими, чем длина волны. А машинное обучение позволяет реконструировать «акустическое изображение», определяя амплитуду или интенсивность звука на каждом динамике (пикселе).
Мы также используем методику управления волнами и фронтами для фокусировки волн в фантоме — веществе, схожем по параметрам с биологической тканью, чтобы визуализировать маленькие детали внутри этого фантома. Перенеся этот принцип на живые ткани, мы сможем увидеть детали внутри живых организмов без инвазивных методов.
— Как вы оцениваете текущий уровень развития науки в Казахстане? Что, по вашему мнению, является причиной «утечки мозгов» молодых ученых за границу?
— Я замечаю, что все больше и больше талантливых студентов интересуется исследовательской работой и преподаванием. Мой пример наглядно показывает, что я вернулся из Швейцарии в Казахстан, чтобы работать здесь, продвигать исследования и учить молодое поколение. Я уверен, что при должном инвестировании мы сможем развить науку в Казахстане. На мой взгляд, значителен вклад NU в развитие науки в Казахстане. Наш университет предлагает современную инфраструктуру и передовое оборудование, которое доступно для использования студентами и профессорами. Недавний высокий рейтинг NU, вошедший в ТОП 30% среди лучших международных исследовательских университетов, согласно Times Higher Education (THE), свидетельствует о возможностях вуза, что значительно способствует продвижению науки в стране.
Что касается отъезда молодых ученых, одной из причин, на мой взгляд, является жажда познания нового. Я верю, что многие студенты и молодые ученые стремятся к тому же — расти как исследователи и расширять кругозор. В будущем многие из них решат вернуться в Казахстан и делиться своим опытом, продвигая науку в стране.