Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы
|
Под давлением синтезирован новый объемный алмазный композит, который может быть использован в экстремальных условиях, требующих от материала сочетания высоких механических свойств, химической стойкости, электропроводности, твердости. Исследованы структура и свойства нанокристаллических материалов разного состава.
Синтезированные кристаллы ZnSe с высокой концентрацией ионов Cr2+, вводимых непосредственно в процессе синтеза, что обеспечило высокое оптическое качество кристаллов и однородность распределения в них лазерных ионов. При накачке активных элементов эрбиевым и тулиевым лазерами достигнут рекордный КПД=70% в импульсном и непрерывном режимах излучения ИК диапазоне спектра 2.1-2.7 мкм. Проведены успешные эксперименты по кристаллизации белков на МКС-16 и МКС-17 в условиях невесомости. Выращены кристаллы сиалированного инсулина, кристаллы азидного комплекса формиатдегидрогеназы (ФДГ) Arabidopsis thaliana, а также кристаллы белков пирофосфатазы холеры V.cholerae и туберкулёзной пирофосфатазы M.tuberculosis. Завершены работы по рентгеноструктурному анализу выращенных в невесомости кристаллов белка генноинженерного инсулина человека. Структурные данные и координаты атомных моделей переданы в Международный банк белковых структур (PDB). Выполнены исследования сегнетоэластических фазовых переходов в кристаллах CsH2(PO4), K3H(SO4)2 и впервые выращенных в ИК РАН кристаллах K9H7(SO4)8∙Н2О с учетом изменения коэффициента диффузии протонов, представляющих интерес как для расширения существующих представлений о природе водородных связей, так и для прикладных исследований, что обусловлено наличием протонной проводимости порядка 10-2 Ом/см. Исследована физика и разработана технология получения атомных и молекулярных наноструктур методом атомной оптики с размерами структур в диапазоне до 30 нм и возможностью одновременного создания большого количества (до 106) идентичных наноструктур.
ИСАН, ИПФ, ИФМ, ИК, ИТФ, ФТИ, ИОФАН, ИРЭ, НЦВО.
Исследована кристаллическая структура нанокристаллов дисилицидов железа и хрома и установлено, что нанокристаллы внутри кремниевой решетки сворачиваются в наносферы, при размерах которых не более 20 нм наблюдается формирование бездислокационных границ раздела с кремнием. Показано, что дополнительный отжиг образцов со встроенными нанокристаллитами дисилицидов железа приводит к появлению дислокаций несоответствия в покрывающих слоях кремния за счет релаксации упругих напряжений в нанокристаллах и в кремнии и движению нанокристаллитов в покрывающем слое кремния.
Впервые детально исследованы оптические и механические свойства кремнийорганических спикул морских губок. Показано, что спикулы представляют собой нанокомпозитную многослойную трехмерную периодическую структуру, состоящую из органического матрикса и аморфного оксида кремния. Впервые выявлены и исследованынелинейно-оптические характеристики биоминеральных структур. Доказано, что спикулы представляют собой новый вид природных биоминеральных фотонных кристаллов.
ИАПУ ДВО РАН.
На основе исследования элементного состава и структуры полевошпатового концентрата Чалгановского месторождения Амурской области разработана технология получения электротехнического фарфора. Исследованы электрофизические и механические свойства. Показано, что найденные характеристики соответствуют требованиям, предъявляемым ГОСТом к электротехническим изделиям.
ИГиП ДВО РАН.
|
|
|
Актуальные проблемы оптики и лазерной физики, в том числе достижение предельных концентраций мощности и энергии во времени, пространстве и спектральном диапазоне, освоение новых диапазонов спектра, спектроскопия сверхвысокого разрешения и стандарты частоты, прецизионные оптические измерения, проблемы квантовой и атомной оптики, взаимодействие излучения с веществом
|
Показано, что с помощью выбора профиля концентрации плазмы можно значительно увеличить эффективность ускорения электронов лазерным импульсом, уменьшая при этом их разброс по энергии. Для этой цели предложено использовать систему из нескольких неоднородных плазменных слоев, которая позволяет на длинных трассах компенсировать нарушение синхронизма между электронами и ускоряющим полем плазменной волны.
Обнаружена необычная зависимость процесса возбуждения когерентных магнонов от поляризации света при облучении субпикосекундными лазерными импульсами ферромагнетика FeBO3. Впервые построена общая феноменологическая теория явления, основанная на рассмотрении процесса импульсного вынужденного рамановского рассеяния света с участием магнонов.
Получено суперлюминесцентное лазерное излучение на кристалле ZnSe:Fe2+ (длина волны 4,6-4,7 мкм) в схеме с поперечной оптической накачкой при комнатной температуре. Энергия импульса выходного излучения составила 1 мДж, КПД ~10%.
Проведен комплекс исследований динамики спектров генерации лазеров на основе квантовых ям и квантовых точек при накачке импульсами тока длительностью порядка десяти - ста наносекунд и амплитудой порядка ста пороговых значений.
Показано, что возникающее при высоких уровнях накачки перераспределение энергии между основными и возбужденными состояниями электронов и дырок вызывает насыщение усиления для оптических переходов между основными уровнями и полное прекращение лазерной генерации на время порядка десятков наносекунд через несколько наносекунд после первоначального включения. Влияние насыщения усиления возрастает с увеличением амплитуды импульса тока накачки, что вызывает увеличение задержки возобновления лазерной генерации и обусловливает «нетемпературный» спад ватт-амперной характеристики таких лазеров в отличие от «температурного» спада, известного для лазеров при высоких уровнях накачки в непрерывном режиме.
Методами линейной и нелинейной оптики исследованы статические и динамические свойства объемных и интерфейсных намагниченностей в обменно-связанных структурах Fe/Cr/Fe и эпитаксиальных пленках Fe/Cr с двухосной магнитной анизотропией. В гетеро- структурах Fe/Cr/Fe обнаружены новые магнитные переходы при намагничивании вдоль трудной оси. В пленках Fe/Cr при намагничивании вблизи трудной оси показано существование ранее не наблюдавшейся доменной структуры, обусловленной латеральными флуктуациями магнитной анизотропии. Изучена динамика объемной и интерфейсной намагниченности в структурах Fe/Cr, индуцированная сверхкоротким лазерным импульсом.
Предложены и экспериментально реализованы методы управления пространственным положением рентгеновского пучка (разработаны схемы по отклонению, перемещению рентгеновского пучка). Разработаны методы и устройство (градиентные рентгеноакустические резонаторы) для управления структурой рентгеновского пучка: управления фокусировкой, коллимацией и расходимостью за счет создаваемого ультразвуком градиента параметра кристаллической решетки. Экспериментально продемонстрировано управление величиной градиента деформации таких рентгенооптических элементов, которое достигалось как изменением амплитуды ультразвука, так и варьированием частоты колебаний.
ИСАН, ИПФ, ИФМ, ИК, ИТФ, ФТИ, ИОФАН, ИРЭ, НЦВО.
Предложен рефлектометрический метод опроса и разделения сигналов чувствительных элементов на волоконных брэгговских решетках (ВБР), а также рефлектометрический метод комбинированного спектрально-временного мультиплексирования сигналов от ВБР. Пороговая чувствительность метода при регистрации относительного удлинения ВБР составила 0,8·10-4 µstrain
Простота и надежность метода позволяет применять его для решения широкого круга измерительных задач, в частности для мониторинга напряженно-деформированного состояния структурных элементов строительных сооружений с целью контроля безопасности их эксплуатации.
ИАПУ ДВО РАН.
|
|
