НИЦ 5. «Оптические нанотехнологии и материалы»
О Центре
Деятельность НИЦ «Оптические нанотехнологии и материалы» нацелена на активизацию научных исследований и повышение качества подготовки кадров для оптической промышленности в области разработки и создания нового поколения оптических материалов (стекол, кристаллов, керамик), а также передовых оптических и лазерных технологий, их синтеза, структурирования, формообразования, обработки.
Руководитель
Руководитель: Федоров Анатолий Валентинович, профессор, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой Оптической физики и современного естествознания.
Итоги 2012 года
Научная деятельность НИЦ ведется в тесном сотрудничестве с зарубежными научно-образовательными учреждениями, в том числе с Университетом Северной Каролины (США), Университетом Кампина-Гранди (Бразилия), Тринити-колледжем (Ирландия), Токийским технологическим институтом (Япония) и др. Во всех проектах обязательным является участие аспирантов, магистрантов и даже студентов, начиная со 2-го курса бакалавриата.
В 2012 году НИЦ выполнял исследования анизотропных полупроводниковых наночастиц и гибридных структур наноуглерод/нанокристалл. Изучались ключевые параметры этих нанообъектов различными оптическими методами. Результаты исследований НИЦ в области полупроводниковых нанокристаллов и гибридных структур были использованы для разработки люминесцентных сенсоров на вредные вещества (2 заявки на изобретение) и системы маркировки различных объектов, начиная от органелл в клетках и заканчивая произведениями искусства (заявка на изобретение). В 2012 году НИЦ также проводил исследования, направленные на разработку оптических компонентов для телекоммуникационных систем на основе жидких кристаллов и технологии их изготовления. Изучалось влияние на характеристики этих компонентов различных факторов, таких как граничные условия, упругие и диэлектрические свойства жидких кристаллов, а также параметры электрического поля, модулирующего оптический сигнал.
В области материаловедения в НИЦ создается фототерморефрактивная наностеклокерамика для записи объемных фазовых голограмм. На основе этого уникального материала, разработанного Кафедрой оптоинформационных технологий и материалов, входящей в структуру НИЦ, возможно создание голографических оптических элементов нового поколения: сверхузкополосных спектральных фильтров для лазерной телеметрии, фильтров для повышения спектральной яркости и температурной стабилизации излучения полупроводниковых лазеров, чипированных решеток для компрессии и декомпрессии сверх-коротких световых импульсов, модовых селекторов и сумматоров мощных лазерных пучков и т.д. Другой пример – люминесцентные стекла и наностеклокерамики для высокоэффективных солнечных батарей и светоизлучающих диодов. Данные люминофоры позволяют преобразовывать УФ или синее излучение светодиода в белое излучение с управляемой в широких пределах цветовой температурой.
Важным элементом, позволяющим проводить сложные исследования и готовить кадры высшей квалификации, является современное оборудование, закупленное в рамках реализации Программы развития: лазерные сканирующие микроскопы, люминесцентные микроскопы, микроскопы комбинационного рассеивания света и др. Всё это даёт возможность проводить полный цикл исследования наноструктур практически любого типа.
Сотрудниками кафедры ведётся разработка материалов для плазмоники, микрофлуидики и биофотоники. Специальные стекла и стеклокерамики легируются наночастицами серебра и золота. Плазмонный резонанс на этих наночастицах в сотни раз усиливает люминесценцию химических или биологических объектов, которые находятся в контакте с такими материалами. Уже возможно управление не только концентрацией и размером таких частиц, но и формой. Например, возможно выращивание в стекле наночастицы металлического серебра сферической, эллипсоидальной и даже кубической формы. Сегодня такие материалы становятся интересными и перспективными с точки зрения подложек-чипов для биосенорики.
Разработки НИЦ востребованы в промышленности. Так, например, ведется поставка дифракционных решеток с высоким разрешением для компании Oxford Instruments. Другим примером является участие НИУ ИТМО в создании оптики для ультрафиолетового спектрографа, который должен быть запущен в космос в 2016 году (проект «Спектр-УФ»). К оптике предъявляются сверхвысокие требования, т.к. она работает в глубокой УФ области спектра 100-300 нм. Ключевыми элементами являются дифракционные решетки, которые будут изготавливаться в лаборатории НИЦ.
Сотрудники подразделений и учащиеся кафедр, входящих в НИЦ, являются победителями многочисленных конкурсов и олимпиад федерального и регионального уровней, в том числе — 8 победителей конкурса на получение стипендии Президента РФ, 4 победителя конкурса грантов для студентов и аспирантов вузов и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, 1 победитель конкурcа грантов для молодых преподавателей государственных вузов России Благотворительного фонда В.Потанина.
