Современные вызовы в материаловедении диктуют необходимость разработки и создания новых безкремниевых функциональных материалов, обеспечивающих широкую область применимости в том числе в условиях агресивных сред и интенсивных радиационных и электромагнитных полей. В связи с этим настоящий проект направлен на разработку и создание новых функциональных материалов на базе прозрачной нанокерамики с примесью наноуглерода в различных изоструктурных модификациях (аморфные углеродные кластеры, графеновые квантовые точки) для приложений фотоники и оптоэлектроники.
Синтез оптических керамик с примесью наноуглерода будет реализован методом термобарического сжатия по запатентованной методике. Ключевая задача при реализации проекта заключается в комплексном анализе морфологических, структурных, фазовых, электронно-оптических характеристик, а также установлении фундаментальных закономерностей при формировании и модификации полученных материалов. Особое внимание будет уделено кинетике диссипации элементарных возбуждений в примесных углеродных нанострутурах. Будет проведён сравнительный анализ оптоэлектронных свойств нанокерамик с примесью углерода, полученного при концептуально различных подходах синтеза методами сверху-вниз и снизу-вверх.
Ожидаемые результаты:
В ходе реализации проекта в результате применения технологии термобарического синтеза будет выполнена модификация оптических нанокерамик широкозонных оксидов углеродными наноточками (углеродными квантовыми точками), представляющими собой как аморфные кластеры, так и графеновые наночастицы. Будет проведён морфологический и структурно-фазовый анализ и установлены механизмы взаимодействия углеродных наноструктур с оксидной матрицей. Также будет выполнен комплексный анализ колебательных и элетронно-оптических свойств новых материалов и установлены фундаментальные закономерности адсорбционно-релаксационных механизмов, реализуемых в углеродных наноструктурах.
Углеродные наночастицы являются эффективным механически и химически стойким, а также биосовместимым фотонным материалом, обеспечивающим широкий спектральный диапазон фотолюминесценции, высокую стабильность и наносекундные времена излучательной релаксации. По этой причине разработка новых функциональных материалов на основе углеродных кваноттвых точек является перспективным направлением исследования с высоким потенциалом реализации для повышения эффективности существующих оптоэлектронных устройств, таких как чувствительные сенсоры, фотодатчики, светодиоды, планарные лазеры.