|
Наум Давидович Моргуліс
І.О.Анісімов, доктор фіз.-мат наук, професор,
С.М.Левитський, доктор фіз.-мат наук, професор,
Д.Ю.Сигаловський
Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
радіофізичний факультет
У травні цього року виповнюється сто років від дня народження Наума Давидовича Мо-ргуліса – визначного українського вченого, члена-кореспондента АН України, організатора і багаторічного керівника Київської наукової школи фізичної електроніки. Понад три десяти-ліття пропрацював Наум Давидович в Інституті фізики Академії наук України, де він створив і очолив відділ фізичної електроніки. Він залишив помітний слід і в історії вітчизняної вищої школи, віддавши багато сил створенню в Київському університеті імені Тараса Шевченка спершу кафедри фізичної електроніки, а потім радіофізичного факультету, заснованого на її базі.
Наум Давидович Моргуліс
(1904-1976)
|
Рядки біографії
Н.Д. Моргуліс народився 14 травня 1904 року в м. Летичеві Хмельницької області, але все своє свідоме життя прожив у Києві. В 1926 р. закінчив фізичне відділення Київського ін-ституту народної освіти (цей навчальний заклад було створено в 1920 р. на базі ліквідованого Київського університету) і рік пропрацював викладачем робітничих професійно-технічних курсів.
У 1927 р. Н.Д. Моргуліс вступив до аспірантури науково-дослідної кафедри фізики Все-української Академії наук (згодом вона була перетворена на Інститут фізики АН України). Тоді ж він розпочав свою педагогічну діяльність як викладач Київського політехнічного ін-ституту (в 1930-1932рр. працював у цьому інституті на посаді доцента).
З 1932 р. Н.Д. Моргуліс, не полишаючи Інституту фізики, почав працювати професором відновленого в цьому році Київського державного університету, де він створив і очолив нову спеціалізацію “електрофізика”. Наукове звання професора отримав у 1934 р.,
У 1936 р. захис-тив докторську дисертацію. У тому ж 1936 р. він очолив створений ним відділ фізичної елек-троніки в Інституті фізики АН УРСР.
У 1937 р. Н.Д. Моргуліс був призначений заступником директора Інституту фізики (обі-ймав цю посаду до 1941 р.). Того ж року в університеті на базі спеціалізації електрофізики було організовано однойменну кафедру (згодом перейменовану на кафедру фізичної елект-роніки), яку він очолював від моменту створення до своєї смерті.
У 1939 р. Н.Д. Моргуліс був обраний членом-кореспондентом Академії наук УРСР.
В роки війни перебував в евакуації в Уфі разом з колективом АН України, де в 1941-1943 рр. за сумісництвом завідував кафедрою Уфимського медичного інституту. У 1943-1944 рр. займав таку саму посаду в Московському електротехнічному інституті інженерів транспорту.
Повернувшись у 1944 р. до Києва, Н.Д. Моргуліс продовжив роботу як завідувач відділу Інституту фізики і завідувач кафедри Київського університету. У 1961 р. перейшов на по-стійну роботу до Київського державного університету ім. Т.Г.Шевченка. У 1965 р. став нау-ковим керівником проблемної лабораторії фізичної електроніки, створеної на базі очолюва-ної ним кафедри.
Помер Н.Д. Моргуліс 1 вересня 1976 р. Похований у м. Києві на Байковому кладовищі.
Слід у науці
Перерахунок основних наукових досягнень Наума Давидовича виходить далеко за межі популярної статті – він опублікував понад 175 наукових праць. Тому зупинимося лише на найбільш значущих та яскравих результатах, які він отримав. Характерно, що розповідь про роботи, виконані з ініціативи, за ідеями та за участю Наума Давидовича, часто починається зі слова “вперше”.
Вся наукова діяльність Н.Д. Моргуліса була пов’язана з фізичною електронікою, що за-родилася в 20-х роках ХХ століття і продовжує розвиватися досі. Фізична електроніка – це наука про рух заряджених частинок (електронів та іонів) у вакуумі, газі або твердому тілі під дією електричних і магнітних полів та методи створення приладів і пристроїв на основі цього явища. Прилади, що використовують рух заряджених частинок у вакуумі, називаються елек-тровакуумними, в газах – газорозрядними. У газорозрядних приладах в результаті іонізації газу створюється плазма.
Напівпровідникова природа катодів
Обов’язковим елементом будь-якого електровакуумного чи газорозрядного приладу є катод – від’ємний електрод, що служить джерелом електронів. В залежності від механізму емісії (випускання) електронів розрізняють термоелектронні катоди (коли причиною емісії електронів є розігрів катоду), фотокатоди (коли електрони вибиваються з катода фотонами) та холодні катоди (коли електрони вириваються з поверхні зовнішнім електричним полем).
У перших радіолампах застосовувалися чисто вольфрамові чи вкриті плівкою торію катоди. Значно ефективнішими виявилися так звані оксидні катоди, виготовлені з металу, на поверхню якого нанесений шар оксидів барію, стронцію та кальцію. Ще в 1936 р. Н.Д. Моргуліс висловив ідею про напівпровідникову природу оксидного катоду. Він першим звернув увагу на те, що оксидний шар, який вкриває поверхню катоду, є напівпровідником. Відповідно емісійна здатність оксидних катодів визначається саме напівпровідниковими вла-стивостями оксидних шарів. Ця ідея була розвинена в подальших роботах Наума Давидовича і його учнів, здобула експериментальне та теоретичне обґрунтування. Вона відіграла виріша-льну роль у дослідженні фізико-хімічних процесів, що відбуваються в ефективних емітерах електронів. В результаті вдалося радикально вдосконалити технологію виготовлення оксид-них катодів і продовжити термін їхнього життя.
Розвиваючи уявлення про напівпровідникову природу електронних емітерів, Н.Д. Моргуліс на початку 1950х років сформулював ідею про вплив особливостей зонної структури
напівпровідників
на їхні емісійні властивості, а пізніше створив теорію автоелек-тронної емісії (випускання електронів під дією сильного зовнішнього електричного поля) для напівпровідників.
Надвисокий вакуум та дослідження поверхневих явищ
У 1950х рр. Н.Д. Моргуліс та його учні виступили ініціаторами впровадження технології надвисокого вакууму (коли тиск залишкових газів не перевищує 10-6 мм рт. ст.) в лабораторну практику в Радянському Союзі. Тим самим було створено передумови для вивчення явищ на поверхнях твердих тіл у чистих умовах.
Одне з таких явищ, що відбувається на межі газу та твердого тіла – це адсорбція, тобто налипання атомів або молекул газу на поверхню твердого тіла. Для вивчення адсорбційних явищ треба, щоб поверхня була чистою, не забрудненою іншими атомами. Саме для цього експерименти потрібно проводити в умовах надвисокого вакууму.
Дослідження, виконані Н.Д. Моргулісом та його співробітниками, дозволили з’ясувати природу багатьох адсорбційних процесів, що відбуваються на поверхні, і вплив різних чин-ників на структуру моношарових (тобто складених лише з одного шару атомів) адсорбованих плівок.
Зокрема, в результаті цих досліджень були вдосконалені так звані L-катоди, які застосо-вуються в потужних електронних приладах і являють собою вольфрамову підкладинку, вкриту шаром адсорбованих атомів барію.
Термоелектронні перетворювачі енергії
У 1930-х роках в Інституті фізики Н.Д. Моргулісом були розпочаті роботи з вивчення адсорбції атомів цезію на розжареній поверхні вольфраму, яка супроводжується іонізацією цих атомів, тобто перетворенням атомів на іони та їх наступним вильотом у вакуум. У зв’язку з роботами по дослідженню фізичних процесів у діоді з вольфрамовим термокатодом у присутності парів цезію Наум Давидович повернувся до вивчення поверхневої іонізації і показав, що подібний діод може бути перетворений на ефективне джерело електричної енер-гії. Ці дослідження, продовжені ним у Київському університеті в 1960-х роках, започаткува-ли новий перспективний напрямок у енергетиці – термоемісійне перетворення енергії.
Термоемісійне перетворення енергії засноване на тому, що у вакуумному діоді при роз-жарюванні катоду внаслідок термоелектронної емісії струм між електродами протікає навіть за відсутності прикладеної напруги, тобто має місце пряме перетворення теплової енергії в електричну. Якщо діод заповнити плазмою, ефективність такого перетворення помітно зрос-тає.
Ідея термоемісійного перетворення енергії, запропонована Н.Д. Моргулісом, стимулюва-ла численні роботи в різних дослідницьких центрах, спрямовані на її практичну реалізацію.
Фоторезонансна плазма
Н.Д. Моргулісом разом з його учнями Ю.П.Корчовим (нині Юрій Петрович – академік НАН України) та А.М.Пржонським був відкритий і досліджений новий тип плазми – фоторе-зонансна плазма. У ній іонізація здійснюється в результаті опромінювання парів цезію резо-нансними фотонами, енергії яких точно дорівнюють енергії збудження атомів. Поглинаючи резонансний фотон, атом переходить у збуджений стан, а взаємодія двох збуджених атомів між собою приводить до іонізації. Пріоритет Н.Д. Моргуліса та його співробітників на це відкриття було закріплено дипломом, одержаним у 1998 році.
За своїми параметрами фоторезонансна плазма суттєво відрізняється від звичайної газо-розрядної плазми. У газорозрядну плазму енергія вноситься в результаті дії зовнішніх електричних полів, тобто шляхом деякого силового впливу, який виводить плазму із стану рівно-ваги. У фоторезонансну плазму енергія вноситься шляхом безпосередньої дії фотонів на ато-ми, а плазма як ціле залишається спокійною.
Згодом, коли було запропоновано використовувати лазери зі змінюваною частотою як джерела резонансних фотонів, фоторезонансна плазми знайшла широке застосування в техніці (попередня іонізація газу в потужних молекулярних лазерах, створення плазмових кана-лів для транспортування іонних пучків та ін.).
Наукова школа
Початок наукової роботи Н.Д. Моргуліса припадає на кінець 1920х – початок 1930х рр. Треба пам’ятати, що ці роки були, по суті, роками становлення серйозних досліджень з фізи-ки в Україні, де в дореволюційні роки не існувало жодної школи з цієї галузі науки.
Сам Наум Давидович вважав себе науковим послідовником академіка А.Ф.Йоффе. До останніх років життя він зберіг звичку регулярно їздити у відрядження до Ленінграда, де спі-лкувався спершу із самим Абрамом Федоровичем, а потім з його учнями. Використовуючи зв’язки зі школою Йоффе, він ще на початку 1930-х років зумів закласти основу нового нау-кового напрямку, з якого з часом виросла інша потужна наукова школа – київська школа фізичної електроніки. Вона була організована Наумом Давидовичем паралельно в Інституті фі-зики та Київському університеті. Ця наукова спільнота, з якої вийшло 3 академіки та 3 чле-ни-кореспонденти Національної Академії наук України, численні лауреати Державних пре-мій України та СРСР в галузі науки і техніки, близько 40 докторів наук та професорів, про-довжує функціонувати і зараз. Вчені, що належать до неї, працюють нині не лише в Інституті фізики та Київському університеті, а й в інших наукових установах Академії наук – Інституті ядерних досліджень, Інституті вугільних енерготехнологій, Інституті електрозварювання, Інституті газу.
Як стверджують фахівці з наукознавства, за весь час проведення в Україні досліджень з фізики тут сформувалося лише дванадцять великих шкіл із цієї науки. Тому заслуги Н.Д. Моргуліса як організатора однієї з них є вельми вагомими.
Особливістю роботи Н.Д. Моргуліса з учнями й співробітниками було те, що він не ви-знавав дріб’язкової опіки, а давав лише загальні настанови, всіляко заохочуючи підлеглих до самостійної роботи. В результаті такої методики його учні й вихованці швидко ставали само-стійними дослідниками, здатними ставити та розв’язувати складні наукові задачі.
Н.Д. Моргуліс був засновником і багаторічним керівником київського міського семінару з фізики плазми, який був відомим і користувався високим авторитетом далеко за межами нашого міста. Він виступив ініціатором та організатором ряду наукових конференцій і сим-позіумів, зокрема, всесоюзних конференцій з фізики низькотемпературної плазми. Був чле-ном редколегій ряду наукових журналів, зокрема, “Українського фізичного журналу”, чле-ном кількох наукових рад АН СРСР та АН України.
Педагогічна діяльність
Надзвичайно важливою та плідною стороною діяльності Н.Д. Моргуліса була його педа-гогічна робота. Його лекції завжди були на рівні тогочасної науки і техніки, викладання – простим і зрозумілим, логіка – бездоганною, приклади – наочними та яскравими. Всі, хто слухав його лекції, назавжди запам’ятали їх. Наум Давидович був не тільки прекрасним лек-тором, а й видатним педагогом і методистом. Його методика полягала в супроводженні лек-ційного курсу консультаціями, на яких не тільки давались пояснення до викладеного матері-алу, а й перевірялося знання та розуміння його студентами. Крім того, від студентів, що пре-тендували на високі оцінки, вимагалося самостійне опрацювання найновішої наукової літе-ратури.
Н.Д. Моргуліс був і талановитим організатором науки і освіти. Як уже згадувалося, він організував у Київському університеті спочатку спеціалізацію “електрофізика”, а потім і ка-федру фізичної електроніки. Через спеціалізацію та кафедру, керовані Н.Д. Моргулісом, пройшли сотні студентів, які згодом стали висококваліфікованими співробітниками науко-вих та промислових установ. Частина з них склала кадровий кістяк уже згаданої київської школи фізичної електроніки.
У 1952 р. саме на базі кафедри, очолюваної Н.Д. Моргулісом, і за його активною участю в Київському університеті було створено новий факультет – радіофізичний, який сьогодні є провідним в Україні в галузі підготовки фахівців із радіофізики та електроніки. Випускники цього факультету активно працюють у науці як в Україні, так і далеко за її межами. Саме На-ум Давидович заклав основи того стилю викладання, який панує на радіофізичному факуль-теті дотепер. Четверо учнів Н.Д. Моргуліса були завідувачами кафедр цього факультету.
Н.Д. Моргуліс був не тільки визначним ученим, але й людиною високих моральних принципів, вимогливою як до себе, так і до інших. Для нього найвищим покликанням була його професійна діяльність ученого й викладача. Наум Давидович залишив по собі глибокий слід у науці та вдячну пам’ять у серцях кількох поколінь своїх учнів.
Сноски:
1. У напівпровідниках електрони і дірки, що є носіями заряду, можуть мати не довільні, а лише цілком певні значення енергії. Ці значення утворюють так звані енергетичні зони – провідності і валентну. Область заборонених значень енергії утворює заборонену зону. Електрони у валентній зоні зв’язані з атомами, у зоні провідності – можуть вільно рухатися по всьому об’єму напівпровідника.
|