Проект реализуется в рамках программы "ПРИОРИТЕТ 2030".
Достижение поставленной цели проекта будет осуществляться путём реализации научных тематик, соответствующих направлениям Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (Указ Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации»). Финансирование научных тематик будет осуществляться за счёт привлечённого внебюджетного и бюджетного финансирования, в том числе средств гранта в форме субсидии из федерального бюджета, предоставленного на оказание поддержки Программы развития УрФУ на 2021-2030 гг. в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» (Постановление Правительства Российской Федерации от 13 мая 2021 года № 729), которые будут направлены на реализацию научной тематики «Новый класс галогенидсеребряных монокристаллов, оптической керамики и световодов на их основе для видимого, инфракрасного и терагерцового диапазонов», прошедшей конкурсный отбор.
Описание реализуемой за счёт средств ПСАЛ «Приоритет 2030» научной тематики «Новый класс галогенидсеребряных монокристаллов, оптической керамики и световодов на их основе для видимого, инфракрасного и терагерцового диапазонов»:
Тематика посвящена разработке интеллектуальных технологий синтеза новых функциональных оптических материалов работающих в широком спектральном диапазоне от видимого до терагерцового диапазона, подходящих для получения ИК волоконной оптики. Актуальность тематики связана с отсутствием материалов, прозрачных в указанном спектральном диапазоне, пригодных для волоконной оптики. Решение данной проблемы достигается за счет разработки высокочистых монокристаллов и оптической керамики на основе галогенидов серебра, являющихся нетоксичными, негигроскопичными и пластичными, что позволяет изготавливать из них ИК волоконную оптику.
Разработка новых оптических материалов для ИК и ТГц оптики, включая ИК световоды, на основе твердых растворов систем AgCl0,25Br0,75-AgI, AgBr0,7I0,3-AgCl для создания нового поколения диагностического, аналитического и медицинского оборудования, а также устройств повышения безопасности, работающих в инфракрасном и терагерцовом диапазоне, позволит снизить вредное воздействие на органические ткани и жидкости за счет неионизирующего облучения, нетоксичности и негигроскопичности материалов, повысить эффективность за счет высокой помехозащищенности и скорости передачи информации, широких возможностей в обработке данных по пикам поглощения с помощью спектроскопических методов, а также обеспечить качественную стерилизацию и длительность использования за счет достижения высокой фото- и радиационной стойкости галогенидсеребряных кристаллов и керамики.
Разработка новых интеллектуальных медицинских технологий, систем безопасности и аналитических устройств, работающих на основе оптических методов, требует наличия специальных оптических изделий, обеспечивающих прецизионную настройку, долгий срок службы, а также высокую эффективность в спектральном диапазоне прибора. Дополнительные возможности в высокоточном и эффективном управлении излучением обеспечиваются волоконными световодами, которые представляют собой гибкие, длинные, помехозащищенные за счет диэлектрического материала в их основе каналы доставки сигнала. Для усовершенствования и разработки нового оборудования для инфракрасного (ИК) и терагерцового (ТГц) диапазонов требуются материалы, прозрачные в указанных областях спектра и пригодные для изготовления волоконных световодов. Наличие данных материалов откроет новые возможности диагностики, анализа и лечения за счет медицинского оборудования и ТГц систем.
Таким образом актуальной задачей является поиск и разработка новой элементной базы, обладающей прозрачностью в инфракрасной и терагерцовой областях, являющейся нетоксичной и негигроскопичной, хорошо стерилизуемой, а также пластичной для изготовления световодов по методу экструзии и прочих оптических изделий по методу горячего прессования. Перспективным классом материалов, обладающих вышеперечисленными свойствами являются кристаллы и оптическая керамика на основе галогенидов серебра, а именно системы твердых растворов AgCl0,25Br0,75-AgI, AgBr0,7I0,3-AgCl.
Практическая значимость результатов заключается в разработке интеллектуальных технологий получения новых оптических галогенидсеребряных материалов, применение которых принципиально необходимо для развития инфракрасных и терагерцовых медицинских технологий, систем ТГц видения, а именно повышения их надежности, эффективности, быстродействия и безопасности по отношению к биологическим тканям и органическим средам.
План работ на 2022-2024 год:
- 2022 год:
1. Исследовать и построить диаграммы плавкости систем:
• AgCl0,25Br0,75-AgI,
• AgBr0,7I0,3-AgCl.
Установить гомогенные и гетерогенные области существования твёрдых растворов в температурном интервале от 298 до 850 К при давлении 1 атм.
2. Разработать технологии получения высокочистого сырья методом термозонной кристаллизации-синтеза (ТЗКС) для твердых растворов систем AgCl0,25Br0,75-AgI, AgBr0,7I0,3-AgCl.
- 2023 год:
1. Синтезировать монокристаллы и оптическую керамику на основе твердых растворов систем AgCl0,25Br0,75-AgI, AgBr0,7I0,3-AgCl методом направленной кристаллизации.
2. Исследовать функциональные свойства синтезированных кристаллов и оптической керамики на основе твердых растворов галогенидов серебра, а именно: пропускание в видимом, инфракрасном, терагерцовом диапазонах, фотостойкость, радиационная стойкость.
- 2024 год:
1. Разработать ИК световоды на основе твердых растворов AgCl0,25Br0,75-AgI, AgBr0,7I0,3-AgCl, исследовать их спектральное пропускание, оптические потери
2. Разработать рекомендации по применению оптических изделий и ИК световодов на основе твердых растворов AgCl0,25Br0,75-AgI, AgBr0,7I0,3-AgCl, а также спроектировать принципиальные схемы и основные узлы ИК и ТГц медицинского оборудования и устройств систем безопасности.
По результатам выполнения проекта будут разработаны новые оптические материалы и волоконная оптик на их основе для медицинских, лазерных технологий и терагерцового оборудования нового поколения.
Коллектив Научного центра компетенций руководствуется в своей работе Положением о научных центрах компетенций СМК-ПВД-7-01-287-2022, введённым в действие приказом №439/03 от 04.05.2022.