Проект реализуется в рамках программы "ПРИОРИТЕТ 2030".
Проект направлен на разработку новых метаматериалов и специализированных гибридных технологий их получения на базе оптимального сочетания воздействия электромагнитных полей и пучков ускоренных частиц различного вида. Метаматериалы - не имеющие аналогов в природе искусственно структурированные среды, перспективные для создания современного поколения функциональных устройств микро(нано)электроники, фотоники, квантовой информатики и других отраслей. Разработка метаматериалов требует особого подхода в реализации технологических приемов синтеза и системного исследования их энергетической структуры и способов управления функциональными свойствами. В настоящем проекте предполагается развитие оригинальных гибридных корпускулярно-фотонных технологий для создания и модификации метаматериалов с заданными электронными, оптическими и магнитными свойствами.
Предполагается решение следующих задач:
1) Разработка и развитие управляемых методов синтеза, обеспечивающих получение твердотельных структур с наночастицами, кластерами и квантовыми точками. В настоящем проекте предполагается разработка оригинальных гибридных корпускулярно-фотонных технологий для создания и модификации метаматериалов с заданными электронными, оптическими и плазмонными свойствами. Под корпускулярно-фотонной технологией понимается совокупность способов обработки твердотельных объектов с помощью пучков ускоренных электронов, ионов, плазмы и лазерного облучения. Реализация корпускулярно-фотонных методов синтеза обеспечит реальную технологическую основу для создания новых функциональных метаматериалов.
2) Исследования особенностей формирования топологии структурных элементов, природы электронных и фононных состояний в зависимости от размерного фактора, морфологии, характера и степени атомного разупорядочения получаемых систем. Атомная структура, электронная и фононная подсистемы твердых тел определяют комплекс их ключевых электронно-оптических свойств и функциональных характеристик. Закономерности и механизмы влияния комбинированных корпускулярно-фотонных воздействий на атомную структуру, электронные и колебательные состояния метаматериалов до сих пор малоизучены. Получение информации о характере локальных структурных искажений, об образовании и трансформации первичных радиационных дефектов, фазовых сегрегаций обеспечит более понимание особенностей формирования оптически активных наноструктурных образований в твердотельных средах на всех стадиях процесса.
3) Изучение закономерностей и механизмов эмиссионных и диссипативно-релаксационных явлений с участием дефектных состояний и экситонов на межфазных границах типа «наночастица(кластер)–матрица». Будет получена детальная информация о механизмах взаимодействия излучений с нанофазовыми структурами, о миграции и преобразовании энергии в метаматериалах. Наряду с этим будет выполнено детальное исследование сложных процессов образования наночастиц с учетом особенностей их взаимодействия с материалом твердотельной матрицы. Полученные результаты обеспечат фундаментальную научную основу для создания новых материалов и устройств нанофотоники и оптоэлектроники.
4) Исследование эффектов поверхностного плазмонного резонанса. Применение корпускулярно-фотонных технологий позволяет проводить управляемый синтез плазмонных наноструктур высокого качества. В рамках данного проекта будет реализован систематический подход к изучению механизмов роста, а также эффектов поверхностного плазмонного резонанса в металлических наночастицах, синтезированных плазменно-корпускулярными методами.
5) Разработка функциональных метаматериалов для спинтроники. Интеграция элементов спинтроники и магноники в полупроводниковую электронику позволяет создавать функциональные устройства обработки, хранения и передачи информационных потоков с высокой скоростью и низким энергопотреблением. В рамках настоящего проекта будет решаться проблема синтеза и модификации свойств магнитных метаматериалов, в частности, изготовление электрически и оптически управляемых метаматериалов путем изменения диэлектрической и магнитной проницаемостей.
В конечном счете, разработка гибридных корпускулярно-фотонных технологий синтеза обеспечит получение стабильных нанокомпозитных структур для создания функциональных метаматериалов и устройств на их основе для преобразования излучений, транспорта энергии, передачи, хранения и обработки информации (сенсоры, дисплеи, лазеры, детекторы, источники и конвертеры электромагнитных излучений, элементы квантовых информационных систем).
Целевое соответствие закупки специальной части гранта, коду БК 0708, уникальному результату проекта и мероприятию Постановления №729 от 13.05.2021г., целям стратегического проекта:
- проведение прорывных научных исследований и создание наукоемкой продукции и технологий, наращивание кадрового потенциала сектора исследований и разработок;
- развитие в университете исследований мирового уровня, выполнение разработок в интересах реального сектора экономики, формирование сквозного «бесшовного» процесса использования результатов научных исследований для создания инновационных продуктов и технологий в рамках модели TRL (до TRL 7);
- развитие в УрФУ кадрового потенциала науки, поддержка молодых исследователей, обеспечение массовой вовлеченности ППС в исследовательскую и инновационную деятельность в интересах предприятий региона и базовых отраслей РФ;
- привлечение в УрФУ на работу эффективных российских и иностранных исследователей, как ведущих, так и молодых;
- увеличение объемов НИОКР, осуществляемых университетом, не менее чем на 70% в 2030 году к уровню 2020 года.