ГЛОБАЛЬНЫЕ ВЫЗОВЫ

Исследования климатических изменений

Цикл углерода, биогеохимия

Университет исследует перемещение углерода между различными средами, что позволяет комплексно изучать климатические тренды и строить прогнозы на будущее.В планах Университета создание новой высотной мачты для постоянного мониторинга атмосферы на дальнем севере. Подобные вышки стоят во всех регионах мира, и отсутствие их на севере России (Северной Евразии) создает «черную информационную дыру», затрудняющую глобальные климатические исследования для научного сообщества всего мира. Реализация этой и других инициатив, а также развитие междисциплинарных исследований с применением суперкомпьютерного моделирования позволит Университету подготовить научные публикации высочайшего уровня в журналах Nature и Science.

По данному направлению Университет сотрудничает с Max Planck Institute for Biogeochemistry, Max Planck Institute for Chemistry, Kyoto University, Hokkaido University   а также с международной организацией IIASA.

Дендрохронология

Одно из важнейших и наиболее развитых направлений исследований в Университете. Научные коллективы СФУ осуществляют дендроклиматический мониторинг, выстраивают древесно-кольцевые хронологии и создают сверхдлительные климатические реконструкции климата Земли.

Данное направление характеризуется высокой степенью междисциплинарности и объединяет исследования в области биологии, химии, физики, математики, геологии и других наук. За последние три года сотрудники Университета выступили соавторами в 20 статьях в международных журналах со средним импакт фактором 4, в т. ч. в статье для журнала Nature Plants, Nature Geoscience. Развитие направления в рамках Программы 5-100 предполагает выход на уровень журналов Nature и Science.

Университет сотрудничает с такими научно-исследовательскими центрами, как University of Barcelona, University of Arizona, University of East Anglia, Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research.

Борьба с выбросами СО2

Лесная пирология

Университет проводит исследования в области экологической эволюции древесных пород под воздействием пожаров, биогеохимии пожаров, экологических основ пожароуправления.

Данное направление имеет высокую практическую и теоретическую значимость, поскольку лесные пожары приводят к значительным выбросам углекислого газа и уничтожению деревьев, являющихся его естественными абсорбентами. Выбросы углекислого газа за счет лесных пожаров составляют порядка 10% от общих выбросов, поэтому научно обоснованное управление пожарами может привести к значительному уменьшению выбросов, сравнимому с уменьшением за счет реализации мер Киотского протокола. При этом будут активно развиваться технологии дистанционного зондирования Земли из космоса и геоинформационные системы.

Университет сотрудничает с ведущими мировыми организациями, занимающимися этой тематикой, в т. ч. с NASA’s Goddard Space Flight Center и FS USDA, а также с University of Freiburg, University of Barcelona, University of Alaska и Montana State University.

Генная инженерия

Университет занимается изучением изменчивости и эволюции геномов растений и, в первую очередь, лесообразующих древесных пород, а также грибов, животных и человека на основе полногеномного секвенирования и генотипирования.

Исследования позволяют выявлять гены, отвечающие за хозяйственно-ценные признаки, а также модифицировать геномы растений с целью получения требуемых характеристик. Одно из приоритетных направлений в данной области – исследование генома лиственницы, одной из наиболее распространенных хвойных пород во всем мире. В планах Университета модифицировать геном лиственницы и придать ей устойчивость к вредителям, в частности – к шелкопряду, ежегодно поедающему более 100 тыс. га леса только в России. Поврежденный шелкопрядом лес высыхает и быстро сгорает, поэтому выведение сортов лиственницы, устойчивых к шелкопряду и другим негативным факторам позволит добиться уменьшения выбросов углекислого газа в атмосферу.

Данные исследования являются междисциплинарными и включают биоинформатику, суперкомпьютерное моделирование, генетику и другие науки. Исследования по данному направлению должны привести к высококачественным публикациям, в т. ч. в журналах Nature и Science. Университет участвует в научно-исследовательских грантах по данной тематике на общую сумму порядка 2 млрд. рублей, в т. ч. в гранте на изучение адаптации южных сосновых лесов Министерства сельского хозяйства США ($20 млн.), где сотрудник СФУ является соруководителем проекта, гранте Правительства РФ на геномные исследования хвойных пород (82 млн. руб.) и гранте Европейского союза на изучение адаптации растений к загрязнению тяжелыми металлами (€3 млн).

Университет сотрудничает с ведущими научно-исследовательскими организациями данной области, в т. ч. с Georg-August-University of Göttingen, Stockholm Bioinformatics Centre, Mississippi State University.

Искусственный фотосинтез

К существенному сокращению выбросов углекислого газа в будущем должно привести создание искусственного фотосинтеза, позволяющее с высокой эффективностью получать энергию из солнечного света и сохранять ее в химических соединениях.

Университет сотрудничает с ведущими научными центрами в этой области, в т. ч. с Purdue University и Royal Institute of Technology KTH.

Улучшение качества жизни

Водные экосистемы

Одним из приоритетных направлений работы Университета является исследование продукции водных экосистем.

Университет исследует экологические и генетические механизмы, определяющие уровень продуцирования в водных экосистемах биологически активных веществ, в первую очередь – полиненасыщенных жирных кислот семейства омега-3 – протекторов сердечно-сосудистых заболеваний.

Результаты исследований могут применяться для создания условий, при которых продукция водных экосистем будет достаточно насыщена необходимыми полезными веществами, что повлечет за собой повышение уровня жизни и сокращение смертности.

Ранее по данному направлению уже был получен совместный грант от Министерства образования и науки РФ и американской организации CDRF. Потенциальным партнером в этой области является Федеральное агентство по рыболовству, а также зарубежные организации, занимающиеся данной тематикой. Результаты исследований публикуются в международных журналах с импакт-фактором порядка 5.

Среди научных партнеров Университета – Potsdam University, Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries, Netherlands Institute of Ecology.

Биополимеры

Перспективные разработки в области биополимеров направлены на создание протезов человеческих тканей в медицинских целях.

В настоящее время по данному направлению получены значительные успехи, ученые Университета публикуются в журналах с высоким импакт фактором и привлекают порядка 50 млн. рублей в год на исследования. На базе Университета создано пилотное производство биополимеров с полным комплектом оборудования для экстракции, аналитики и процессинга полимеров в специализированные изделия.

Университет сотрудничает с Massachusetts Institute of Technology, Mahatma Gandhi University, University of Crete и другими научными центрами.

Биолюминесценция

Одно из важнейших направлений исследований в Университете. Исследования сосредоточены на разработке высокоэффективных биолюминесцентных технологий и способов их применения в биологии, медицинской диагностике и мониторинге состояния окружающей среды. По данному направлению в Университете работает нобелевский лауреат 2007 года по химии Осаму Шимомура. За последние три года в международных журналах опубликовано 15 статей со средним импакт фактором 5,3. Планируются публикации в журналах Nature и Science.

Университет сотрудничает более чем с тридцатью международными научными центрами, в т. ч. с Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology и Stanford University.

Эффективность добычи ресурсов

Алюминий

Университет работает над развитием концепции современного алюминиевого электролизера, позволяющего с минимальными затратами получать высококачественную алюминиевую продукцию.

В рамках данного направления исследуются свойства низкотемпературных электролитов-суспензий, электрохимические свойства инертного анода и экономические аспекты создания электролизеров. Дополнительный эффект дает использование МГД (магнито-гидро-динамических) технологий. Высокая практическая ценность направления и использование идеологии Product Management, концентрирующей внимание на качестве создаваемого продукта, привлекает гранты и бизнес партнеров, благодаря чему за прошедшие три года Университету удалось привлечь более 200 млн. рублей на исследования. Университет работает с ведущими компаниями в данной области, в т. ч. с ГК РУСАЛ, с которой уже запланировано создание совместного научного центра в 2016 году. Направление имеет и значительную наукометрическую ценность. За 2013-2015 годы на данную тему было опубликовано десять публикаций в международных журналах со средним импакт фактором 2,1. В будущем планируется выход на наиболее престижные журналы в данной области с импакт фактором 8 и более.

Университет сотрудничает с Norwegian University of Science and Technology и с Central South University of Changsha.

Нефтепереработка и нефтехимия

Университет имеет значительные компетенции в области нефтедобычи и нефтехимии. Проводятся исследования по моделированию и оптимизации процессов добычи, нефтепереработки, переработки тяжелых нефтей, нефтепромысловой химии. За 2013-2015 от партнеров получено более 300 млн. рублей на проведение тематических исследований. Университет сотрудничает с ведущими российскими и международными компаниями в данной отрасли, в т. ч. с компаниями Роснефть и Schlumberger, с которыми открыты совместные исследовательские центры.

К научным партнерам Университета относятся Institut Français du Pétrole, University of Cádiz и University of New South Wales.

Новая электроника

Наноплазмоника

Наноплазмоника является новым направлением исследований для региона и страны. Наноплазмонические структуры позволяют создать принципиально новую элементную базу для компьютеров. Уже получены выдающиеся результаты исследований, имеются публикации в международных журналах с высоким импакт фактором, в т. ч. более 20.

Активно ведется сотрудничество с ведущими научными коллективами по всему миру, среди которых коллектив Royal Institute of Technology KTH, Technische Universität Dresden и Purdue University.

Университет рассматривает наноплазмонику как одну из наиболее перспективных междисциплинарных дисциплин. Для проведения исследований применяются наработки в области математики, физики и химии, в дальнейшем будут активно задействованы специалисты компьютерных наук. Помимо компьютеров наноплазмоника используется в области медицины, где она на пересечении с биологией подает перспективы создания эффективных средств лечения от рака, а также применяется в целях создания искусственного фотосинтеза.