Молодой ученый ЮУрГУ разработал уникальный проект по созданию новых монокристаллических структур

 

Молодой ученый, заведующий Лабораторией роста кристаллов, работает над проектом по созданию монокристаллов на основе гексаферрита бария. Уникальный материал будет востребован в промышленности не только в нашей стране, но и во всем мире. Ученому уже удалось не только разработать теоретические методы, но и создать сам материал и проанализировать его уникальные свойства.

В конце 2016 года были оглашены результаты конкурса, проведенного в рамках мероприятия «Поддержка молодой науки» Программы повышения конкурентоспособности. Участниками стали ученые в возрасте до 35 лет. Важной особенностью конкурса стало привлечение внешних экспертов для подведения оценки представленных заявок. Полученные в рамках реализации проектов результаты в течение одного года должны быть опубликованы в ведущих научных изданиях, индексируемых в международных базах данных Scopus и Web оf Science (две основные мировые системы, которые накапливают информацию обо всех значимых научных достижениях).

К участию в конкурсе были допущены 62 заявки, в число победителей вошел 31 проект.  По итогам оценки внешними экспертами наиболее высокое количество баллов набрал проект, посвященный получению новых материалов для электроники. Автор проекта – кандидат технических наук Денис Винник.

Проект ученого направлен на разработку физико-химических основ получения монокристаллов на основе гексаферрита бария с оптимизированными под задачи конкретных устройств электроники свойствами.

Монокристалл представляет собой однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку. Монокристалл обладает меньшей плотностью дефектов. Современная техника и промышленность нуждается в широком наборе свойств искусственно выращенных кристаллов. В частности, проект ученого направлен на создание функционального монокристаллического материала для СВЧ электроники с рабочей частотой до 100 ГГц.

«Создание новых кристаллических структур на основе гексаферрита бария с модифицированными свойствами является с одной стороны фундаментальной задачей создания новых материалов и исследования их свойств, а с другой стороны, результаты этой работы имеют потенциал применения в конкретных устройствах электроники. Используя в качестве исходного материала монокристаллы необходимого химического состава могут быть созданы уникальные устройства, в которых невозможно применение более традиционных материалов. Путем целенаправленного изменения на атомарном уровне структуры кристалла возможно радикальное изменение свойств исходного материала. Отдельные характеристики материала будут отличаться в разы. Так, путем частичного замещения железа алюминием возможно создавать материалы для устройств КВЧ электроники на диапазонах до 100 ГГц и выше, что востребовано, например, в средствах космической связи. Частичное замещение железа титаном приводит у снижению частот резонанса, повышает поглощение материала, что позволяет применять его для создания радиопоглощающих покрытиях», – комментирует молодой ученый.

Группой ученых ЮУрГУ был проведен ряд работ по внедрению и других атомов. Тем самым проверяя различные варианты модифицирования структуры и свойств монокристаллов. Ученые исследовали влияние порядка 10 элементов на свойства конечного материала. Новизна заключается в исследовании влияния частично замещения атомов железа. При этом кристаллическая решетка не должна изменить свой тип.

 

Денис Винник отметил, что на текущий момент данное направление находится в общем тренде развития мировой науки, но большинство ученых работают над получением поликристаллов – нано и микропорошков таких материалов. Эти методики менее энерго и трудозатратные. Однако монокристаллы интересны промышленности тем, что способны обеспечить высокий уровень качества конечного продукта, имеют более широкий спектр применения и минимальное количество дефектов. Подобные объемные монокристаллические структуры гексаферритов со значительной степенью замещения атомов железа созданы только в ЮУрГУ.

«Наша лаборатория в своей работе реализует междисциплинарный подход к проведению исследований. В наших проектах мы проводим разработки теоретических основ технологии получения монокристаллов, реализуем на их основе выращивание этих материалов, комплексное исследование структуры и свойств материалов для подтверждения применимости наших монокристаллов в конкретных устройствах электроники, а также стремимся разрабатывать макеты устройств на основе  наших материалов. Для реализации всех перечисленных этапов проектов мы развиваем взаимодействие внутри ЮУрГУ, а также внешние коллаборации с ведущими мировыми учеными в области получения и исследования материалов. Поскольку удается выстраивать партнерское взаимодействие с такими научными центрами, то можно утверждать, что наши монокристаллы достойно выдерживают конкуренцию на мировом рынке научных исследований», – говорит Денис Александрович.

О международном уровне полученных результатов свидетельствует успешное участие в конкурсах Российского фонда фундаментальных исследований, а также высокий уровень публикаций коллектива в журналах, входящих в Топ-10 и Топ25 (Elsevier: Ceramics International, Alloys and compounds. American ceramic society: Crystal growth and design, Journal of physical chemistry, Journal of inorganic chemistry), а также издания МАИК – Доклады академии наук, серии Физическая химия и Физика.

 

Ксения Машкова, фото: Олег Игошин
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.