После завершения программы «Большие вызовы» работа над многими проектами не останавливается. Школьники продолжают исследования вместе с наставниками — представителями ведущих российских компаний и научных институтов. Так формируются крепкие научные коллективы, которые превращают первоначальные идеи в полноценные исследования, прорывные находки, патенты и научные публикации. Рассказываем об успехах участников «Больших вызовов».
Квантовый датчик для наночастиц
В 2025 году на программе «Большие вызовы» участники направления «Новые материалы, нанотехнологии и микроэлектроника» работали над прототипом квантового датчика метеороидных и пылевых частиц. Такое устройство способно регистрировать частицы размером буквально от одного нанометра. Это в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса! Таким датчиком можно будет регистрировать нанометеороиды, способные повредить корабли и нарушить герметичность скафандров.
Даже такие небольшие частицы, как показала миссия космического аппарата «Нанозонд-1», опасны в космосе: из‑за огромной скорости такие «невидимки» постепенно «разъедают» поверхности, оставляют микрократеры и со временем могут нарушить герметичность скафандра или обшивки корабля. На «Больших вызовах» команда школьников предложила прототип квантового датчика, который впервые позволит фиксировать их статистику и изучать космическую пыль.
На данный момент подана заявка на регистрацию патента на изобретение с соавторством школьников. В рамках федерального проекта Минобрнауки России «Кадры для космоса» ведётся сборка лётных экземпляров квантового датчика, которые планируется запустить в следующем году в космос.
Кстати, одна из причин возникновения пыли — за счёт обдирания корпусов кораблей солнечным ветром — также была ранее открыта при исследованиях на первом в мире космическом сканирующем зондовом микроскопе «СММ‑2000С» на спутнике «Нанозонд‑1» — его макет тоже был создан в рамках одной из прошлых программ «Большие вызовы», и расчёты школьников легли в основу опытного образца.
Эти проекты на программе «Большие вызовы» курируют учёные завода «Протон» (г. Зеленоград), МИЭТа и Орловского государственного университета имени И. С. Тургенева.
За 24 дня программы ребята не просто знакомятся с наукой, а становятся частью многолетней работы — растут как исследователи, осваивают новые знания и ещё во время учёбы в школе становятся соавторами прорывных решений.
(2).jpg)
Комфорт и точность для медицинской диагностики
В 2024 году участники направления «Природоподобные и нейротехнологии» под руководством учёных НИЦ «Курчатовский институт» предложили решение, которое может заметно улучшить качество медицинской диагностики: они разработали проводящие полимерные гидрогели для ЭЭГ‑ и ЭМГ‑электродов. В основе новинки — поливиниловый спирт с техническим углеродом. Такой электрод отличается повышенной электропроводностью и лучшей биосовместимостью с организмом.
Сегодня чаще всего для проведения электроэнцефалограммы (ЭЭГ) используют жидкий гель, который со временем высыхает. Из‑за этого сигнал становится хуже, а сама процедура — менее комфортной. Кроме того, такие электроды неудобно применять при длительном мониторинге: они могут раздражать кожу и требуют постоянной корректировки.
Новые гидрогелевые электроды решают сразу несколько проблем. Во‑первых, они сохраняют стабильную электропроводность долгое время — сигнал не «плывёт» из‑за высыхания геля. Во‑вторых, у них лучше контакт с кожей, а значит, выше точность измерений. В‑третьих, материалы отличаются повышенной биосовместимостью: риск раздражения минимален, что особенно важно при многочасовом или многодневном наблюдении. Ещё одно важное преимущество заключается в том, что такие электроды можно использовать многоразово — это делает технологию экономически более выгодной.
Ключевым результатом команды стало определение оптимальной концентрации наполнителя: 5 % технического углерода. Именно такой состав обеспечивает сбалансированные характеристики: достаточную электропроводность, стабильное удержание влаги и подходящие механические свойства. Для сравнения школьники протестировали состав с 10%-ной концентрацией. Оказалось, что у таких образцов хуже гидратация — они быстрее высыхают и нестабильно набухают. Это снижает надёжность при длительной работе.
Участники команды провели успешные тестирования своей разработки. По итогам работы вышла научная публикация в журнале Nanobiotechnology Reports, соавторами которой стали участники проекта.
.jpg)
Экспресс-диагностика по одной капле
В 2024 году участники программы «Большие вызовы» по направлению «Новые материалы, нанотехнологии и микроэлектроника» совместно с учёными Университета ИТМО разработали портативные электрохимические сенсоры для экспресс-определения ионов кальция. Технология предназначена для контроля качества пищевых продуктов, экологического мониторинга и потенциального применения в экспресс-диагностике.
Ключевым компонентом сенсоров стал двумерный материал MXene. Благодаря высокой электропроводности он позволил упростить конструкцию устройств и обеспечить стабильность измерений.
Команда изготовила два типа устройств: электроды на стеклянной подложке, полностью сформированные из MXene и предназначенные для высокоточных измерений, а также трафаретно-печатные ионоселективные сенсоры на гибких ПВХ-подложках, подходящие для экономичного массового производства.
Для проведения анализа достаточно одной капли жидкости, а результат можно получить за несколько секунд без отправки образца в лабораторию. Сенсоры протестировали на молоке, морской и газированной воде. Устройства продемонстрировали стабильную и воспроизводимую работу, подтвердив перспективность технологии для лабораторных и полевых исследований.
Результаты этого этапа работы опубликованы в международном научном журнале Small, специализирующемся на междисциплинарных исследованиях в области нанотехнологий, материаловедения и биомедицины.
На программе «Большие вызовы — 2026» участники продолжили развитие технологии. Теперь платформа способна одновременно определять сразу семь их типов. Участники самостоятельно синтезировали MXene, создали гибкую мультисенсорную платформу и изготовили восемь электродов — семь ионоселективных (с разными ионофорами) и один электрод сравнения.
Проводящие дорожки из MXene нанесли на гибкие подложки методом трафаретной печати. Селективность мембран предварительно оценили с помощью DFT‑моделирования, затем построили калибровочные зависимости и протестировали сенсоры на реальных образцах — в том числе на морской и бассейновой воде.
В результате была создана компактная мультисенсорная система, способная по одной капле за несколько секунд определить содержание сразу нескольких типов ионов без сложного лабораторного оборудования. Разработка перспективна для создания доступных экспресс-устройств для медицины, пищевой промышленности и экологического мониторинга.
По итогам программы 2026 года готовится научная публикация — школьники‑участники проекта войдут в число соавторов.
