Калининградские физики первые в мире создали оборудование по исследованию наноструктур
Поделиться
Дата публикации: 25 декабря 2019
Устройство будет применяться в нейтронном центре в Германии.
Ученые БФУ им. И.Канта создали уникальное оборудование по исследованию наноструктур. Устройство будет применяться в нейтронном центре в Германии. Сумма контракта с исследовательским центром "Юлих" составила 120 тысяч евро. Установка импульсно-лазерного осаждения будет размещена на нейтронном пучке исследовательского ядерного реактора в городе Гархинге в пригороде Мюнхена. Технологический проект, который в БФУ им.И.Канта называют уникальным, нацелен на решение задач Федерального проекта "Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований и разработок в РФ", касающихся увеличения объема внебюжетных средств, привлекаемых на выполнение исследований и разработок по профилям деятельности «Разработка технологий» и «Научно-технические услуги», а также центров компетенции НТИ, и разработке и передаче для внедрения в производства результатов исследований по профилю деятельности «Разработка технологий».
"Это оборудование позволит познать самые первые этапы формирования новых материалов. Мы научились растить и исследовать наноструктуру непосредственно на исследовательском инструменте в широчайшем диапазоне температур (от -260 до +500 oС) в условиях сверхвысокого вакуума", — рассказывает руководитель НОЦ "Функциональные наноматериалы" БФУ им. И. Канта Александр Гойхман.
Уникальность оборудования в его компактности и в реализованном подходе "in situ", что подразумевает исследование в процессе роста. Именно этот подход в сочетании с импульсным лазерным осаждением материалов позволяет остановить процесс в любой его фазе, по мере появления каждого атома в структуре.
"Никто до нас в мире не пытался реализовывать и компактировать метод лазерного осаждения в условиях жёстких ограничений на пучках нейтронного и синхротронного излучений. Сделать такой модуль прозрачным для этих излучений — очень сложная задача. Наши партнёры обратились к нам, отчаявшись после общения с американскими и европейскими фирмами. Нам в университете удалось достичь синергии инжиниринга и науки. Много усилий в этом проекте было потрачено на разработку технического задания. Ну а по процессу сдачи можно процитировать Штефана Маттауха — руководителя Юлихского центра нейтронных исследований. Он сказал, что доволен продемонстрированным результатом, приятно удивлён ряду применённых технических решений и высоко оценивает качество созданной установки", — говорит Гойхман.
По словам директора центра "Функциональные наноматериалы", сейчас используется другой, более сложный способ изучения структур: "Проблема в том, что, если вы вырастили в лаборатории материал и поехали с ним в крупный исследовательский центр, чаще всего будете исследовать уже то, что осталось от материала. Если же вы попытались его сохранить от окисления защитными слоями, то будете изучать защитные слои или будете их вскрывать и добираться до первых атомов, которые были сформированы в процессе роста — это очень сложный путь". Изобретение учёных БФУ им. И. Канта позволит упростить процесс. Команда из 12 человек работала над оборудованием на базе научно-технологического парка "Фабрика" в течение года. Средний возраст команды 28 лет. По словам главного инженера НОЦ "Функциональные наноматериалы", аспиранта Павла Прокоповича, созданное устройство заинтересовало ещё несколько центров. "Интересанты во Франции и Швеции, которые узнали о нашем успехе, уже нацелены на приобретение подобного научного оборудования для исследования новых материалов и биомоллекул. Научные координаторы российской установки мега-класса — исследовательского нейтронного ректора ПИК активно обсуждают с нами возможность создания такой установки в будущем на ПИКе", — отметил он. "Людям в совершенно разных отраслях нужны новые материалы. Сегодня в мире, например, нет альтернативы аккумуляторам на основе токсичного тяжело добываемого лития. Он применяется повсеместно, в тех же электромобилях. На сегодняшний день половина их массы приходится на аккумулятор, сделать электроавтомобиль грузовым пока невозможно. Однако, чтобы двигаться в эту сторону, нужно работать и конструировать новые материалы на атомном уровне. Нужно разрабатывать батареи на абсолютно новых принципах. Мы работаем над созданием подобных материалов", — подчёркивает руководитель НОЦ "Функциональные наноматериалы" БФУ им. И. Канта Александр Гойхман.
Максим Демин, проректор по научной работе:
«Сегодня мы получили акт, подписанной немецкой стороной, о приеме работ по второму этапу проекта создания in line установки импульсного лазерного осаждения на канале MARIA нейтронного источника FRM II. И это событие имеет для нашего университета огромное значение. Направление наукоемкого приборостроения, создания реальных узконаправленных технологий в интересах внешнего рынка очень важно для развития науки. Заказчики разработки – партнеры университета из Германии, что отражает немаловажный факт: наши исследователи и разработчики умеют проектировать и создавать технологии и прототипы, востребованные в высокотехнологичных европейских странах».