Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Научные группы: Лаборатория радиационной физики

Организация
Ключевые слова
Область деятельности
  • диагностика наноструктур
  • нанооптика
  • плазмоника
  • радиационная физика
  • физика твердого тела
  • физическая химия
  • фотоника
Научные интересы
  • Ионно-лучевой и ионно-стимулированный синтез металл-углеродных композитов
  • Ионный синтез новых магнитных материалов для индустрии магнитной записи и хранения информации, магнитосенсорной электроники и спинтроники
  • Исследование наноструктуры, линейных и нелинейных оптических свойств композиционных материалов с металлическими наночастицами, физических механизмов нелинейности
  • Исследование радиационно-стимулированных процессов в наноструктурных материалах на основе углерода
  • Разработка физико-химических основ новой наукоемкой технологии получения драгоценных камней и лазерных материалов методом имплантации ионов-хромофоров в бесцветные кристаллы различных минералов
Контактная информация
Телефон +7 843 272 12 41
Факс +7 843 272 50 75
Электронная почта fiak@kfti.knc.ru
Индекс 420029
Адрес Российская Федерация, Республика Татарстан, г.Казань, ул. Сибирский тракт, д. 10/7.
Страница научной группы в интернете
Научный коллектив
  • Базаров Валерий Вячеславович, научный сотрудник, кандидат наук
  • Валеев В.Ф., аспирант
  • Нуждин В.И., аспирант
  • Осин Ю.Н., аспирант
  • Рамеев Булат Зуфарович, научный сотрудник, кандидат наук
  • Ситдыкова Х.М., аспирант
  • Степанов Андрей Львович , старший научный сотрудник, кандидат наук
  • Файзрахманов Ильдар Абдулкабирович, И.о. зав. лабораторией, ведущий научный сотрудник, доктор наук
  • Хайбуллин Рустам Ильдусович., старший научный сотрудник, кандидат наук
Описание

1. Исследование радиационно-стимулированных процессов в наноструктурных материалах на основе углерода. Ионно-лучевой и ионно-стимулированный синтез металл-углеродных композитов. Влияние легирования, атмосферы термического отжига на структуру, оптические и электрические свойства алмазоподобных (DLC) пленок углерода.
Установлено, что оптические и электрические свойства пленок проявляют сильную зависимость от дозы облучения, что обусловлено изменением размеров графитоподобных нанокластеров и, соответственно, их электронной структуры (квантово-размерный эффект). Обнаружено, что доминирующими эффектами являются рост размеров нанокластеров и накопление радиационных дефектов. При этом, последний эффект сдвинут в область более высоких доз облучения по сравнению с однородными по структуре материалами. Впервые установлено, что при облучении тяжелыми ионами (Хе) возникают специфические особенности: уменьшение концентрации и размеров нанокластеров, что проявляется в уменьшении коэффициента поглощения и увеличении величины оптической щели DLC пленок при сверхнизких дозах облучения ≈ 1012-1013 см-2. Обнаружено, что поведение наноструктур на основе углерода при ионной имплантации определяется не только радиационными эффектами, но и физико-химическими процессами, протекание которых зависит от химической природы имплантируемого элемента. Вследствие этого электронная структура углеродных нанокластеров и, соответственно, свойства материала в целом претерпевают существенные изменения. Впервые обнаружены аномальные изменения оптических свойств и спектров комбинационного рассеяния алмазоподобных пленок при термическом отжиге в атмосфере азота, которые носят обратимый характер. Методом ионной имплантации синтезированы углеродные пленки с наночастицами меди и исследованы их оптические и электрические свойства.

2. Ионный синтез новых магнитных материалов для индустрии магнитной записи и хранения информации, магнитосенсорной электроники и спинтроники.
С целью синтеза новых металл-полимерных наноструктурированных материалов для технологии магнитной записи с повышенной плотностью и для магнитосенсорной электроники проведены эксперименты по имплантации ионов Fe и Co в вязкие и твердые полимерные пленки (эпоксиды, силаксаны, полиимиды и др.). Исследовано влияние режимов и параметров ионного облучения, а также релаксационного состояния облучаемой полимерной подложки на процесс зарождения и роста в ее объеме наноразмерных частиц железа или кобальта. Определены значения величин дозы имплантации, вязкости полимерной подложки и температуры последующего отжига, при которых ионно-синтезированные металл-полимерные композитные материалы проявляют значимые для практического приложения ферромагнитные и магнитотранспортные свойства.
Наши недавние эксперименты в области имплантации магнитных ионов в кристаллические матрицы различных диэлектриков (Al2O3, MgF2 и др.) и широкозонных полупроводников (ТiO2, ZnO и др.) выявили перспективы ионно-лучевой технологии для создания новых материалов с точки зрения использования их в качестве базовых элементов в спинтронике. В частности, на основе формируемой имплантацией композитной системы Co:ТiO2, был получен новый магнитный полупроводник, обладающий на сегодня, по сравнению с известными аналогами, максимальным значением температуры Кюри (~800 К) и проявляющий анизотропные ферромагнитные свойства при комнатной температуре.

3. Разработка физико-химических основ новой наукоемкой технологии получения драгоценных камней и лазерных материалов методом имплантации ионов-хромофоров в бесцветные кристаллы различных минералов.
Проведен цикл исследований по изучению физических механизмов возникновения центров окраски в исходно-бесцветных кристаллах различных минералов или в их синтетических аналогах при радиационно-химическом воздействии на них пучком высокоэнергетичных ионов-хромофоров. В частности, были выполнены эксперименты по имплантации ионов переходной группы железа (Co, Fe, Mn, Cr) в кристаллические матрицы минералов как силикатного (берилл, кварц, оливин), так и оксидного (корунд, рутил) ряда. Найдены режимы последующей термической обработки имплантированных кристаллов, приводящие к возникновению голубой окраски у корунда (кобальт), светло-зеленой окраски у рутила и оливина (кобальт, хром или железо), золотисто-желтой окраски у берилла и кварца (железо), оранжевой окраски у рутила (кобальт), розовато-коричневой или красно-оранжевой окраски у кварца, корунда и рутила (марганец). Комплексом современных физических методов исследовано валентное и фазово-структурное состояние имплантированной примеси и выявлена природа наведенной окраски. Найден ряд общих закономерностей и определены доминирующие механизмы, обуславливающие окраску различных минералов с имплантированной примесью элементов группы железа.

4. Нанооптика, плазмоника и фотоника. Применение ионной имплантации и импульсных лазерных воздействий для синтеза новых металл-композиционных наноматериалов с нелинейно-оптическими свойствами. Исследование наноструктуры, линейных и нелинейных оптических свойств композиционных материалов с металлическими наночастицами, физических механизмов нелинейности.
В основе данного направления и используемых методик лежит процесс облучения соответствующей матрицы ионами или кластерами металлов с заданной энергией, плотностью ионного тока и дозой в сочетании с последующим термическим (равновесным или неравновесным) отжигом, что обеспечивает контролируемый рост наноструктур с оптимизацией размерных параметров и физических свойств. Принципиальной особенностью и преимуществом данных методических походов является возможность формирования наночастиц практически любого металла в различных диэлектрических и полупроводниковых матрицах. В частности, методом ионной имплантации (ионы Cu+, Ag+, Au+) в различные подложки (полимеры, стекла, оксидные полупроводники) синтезируются наночастицы благородных металлов. Методами оптической фотометрии, Z- и RZ- сканирования исследуются нелинейные-оптические свойства композиционных структур. Полученные материалы обладают гигантскими значениями нелинейной рефракции и нелинейной восприимчивости третьего порядка. Обнаружены эффекты самофокусировки и дефокусировки, эффект одновременного проявления механизмов двухфотонного поглощения и насыщенного поглощения. Параллельно с созданием наноструктурных материалов выполняются фундаментальные исследования при привлечение теоретического моделирования их свойств и сопоставление с экспериментом. Применяемая ионно-лучевая методика создания оптически активных наноструктур реально может быть интегрирована с современной кремневой планарной технологией производства основных элементов микроэлектроники и СБИС, а также быть использована для разработки новых типов оптических плазмонных сенсорных устройств.

Оборудование
  • ионный ускоритель ИЛУ-3
  • эксимерный лазер KrF ALTEX-210
Научные связи
  • Институт технологии, Гебзе, Турция
  • Белорусский государственный университет, Минск, Белоруссия
  • Институт технической химии УрО РАН, Пермь
  • Институт физики полупроводников СО РАН, Новосибирск
  • Казанский государственный технический университет,
  • Казанский государственный технологический университет,
  • Казанский государственный университет,
  • Московский государственный университет,
  • Научный институт при Томском политехническом институте, Томск
  • Технологический университет, Аахен, Германия
  • Университет Сусекса, Брайтон, Англия
  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, Москва
  • ФНПЦ "Государственный институт прикладной оптики" , Казань
  • Харьковский национальный университет, Харьков, Украина
Проекты и гранты
проект (04-02-97505) "Разработка физико-химических основ ионно-лучевой технологии получения новых материалов для наноэлектроники, спинтроники и нелинейной оптики ", 2005-2006

проект (03-02-96217) "Влияние допирующей примеси на колебательный спектр, оптические и электрические свойства графеновых нано-структур ", 2003-2005

региональный проект (06-6.4-162) "Разработка научных основ новой технологии получения драгоценных камней путем имплантации ионов различных хромофоров в бесцветные кристаллы минералов", 2002-2005

Наиболее значимые публикации
M.G. Lukashevich, X. Batlle, A. Labarta, V.N. Popok, V.A. Zhikharev, R.I. Khaibullin and V.B. Odzhaev, "Modification of magnetic properties of polyethyleneterephthalate by iron ion implantation" // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2007, 257 (1-2), 589 - 592

Ya.V. Fattakhov, M.F. Galyautdinov, T.N. L’vova, M.V. Zakharov and I.B. Khaibullin, "Investigation of structural–phase transitions dynamics on the surface of implanted silicon at rapid thermal processing" // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2007, 257 (1-2), 222 - 226

R.I. Khaibullin, Sh.Z. Ibragimov, L.R. Tagirov, V.N. Popok and I.B. Khaibullin, "Formation of anisotropic ferromagnetic response in rutile (TiO2) implanted with cobalt ions " // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2007, 257 (1-2), 369 - 373

G.D. Ivlev, E.I. Gatzkevich, R.M. Bayazitov, R.I. Batalov and I.B. Khaibullin, "Dynamics of photo-ionization, heating and crystallization of implanted silicon during laser annealing" // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2007, 257 (1-2), 208 - 211

N. Akdogan, A. Nefedov, A. Westphalen, H. Zabel, R.I. Khaibullin and L.R. Tagirov, "Dose dependence of magnetism in Co-doped TiO2" // Superlattices and Microstructures, 2007, 41 (2-3), 132 - 137

N. Akdogan, B.Z. Rameev, R.I. Khaibullin, A. Westphalen, L.R. Tagirov, B. Aktaş and H. Zabel, "Anisotropic ferromagnetism in Co-implanted TiO2 rutile" // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2006, 300 (1), e4 - e7

О.Н. Лопатин, Р.И. Хайбуллин, Э.А. Королев, А.И. Бахтин, И.Б. Хайбуллин, "Кристаллохимия корунда, имплантированного ионами кобальта" // Ученые записки КГУ. Серия: Естественные науки, 2005, 147 (3), 65 - 72

Бахтин А.И., Хайбуллин Р.И., Лопатин О.Н., Хайбуллин И.Б., "Ионная имплантация и ее возможности в кристаллохимии и геммологии" // Материалы Международной научной конференции "Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов", Казань, Республика Татарстан, Россия, 27-29 сентября 2005. Казань: Изд-во “Плутон”, 2005, 25 - 28

Ryasnyansky A., Palpant B., Debrus S., Ganeev R., Stepanov A., Can N., Buchal C., Uysal S., "Nonlinear optical absorption of ZnO doped with copper nanoparticles in the picosecond and nanosecond pulse laser field." // Appl. Opt., 2005 (44(14))

Drezet A., Stepanov A.L., Ditlbacher H. , Hohenau A. , Steinberger B., Leitner A., Krenn J.R., Aussenegg F.R., "Surface plasmon propagation in an elliptical corral" // Appl. Phys. Lett., 2005 (86)

А.Л. Степанов, Р.И. Хайбуллин, Б.З. Рамеев, А. Рейнхолдт, У. Крейбиг, "Синтез и измерения магнитных свойств наночастиц никеля во фториде магния" // Письма в ЖТФ, 2004, 30 (4), 49 - 54

Степанов А.Л, "Оптические свойства металлических наночастиц, синтезированных в полимере методом ионной имплантации (обзор)" // ЖТФ , 2004, 74, 1 - 12

Ганеев Р.А., Ряснянский А.И., Степанов А.Л., Кодиров М.К., Усманов Т., "Нелинейное поглощение силикатных стекол, допированных наночастицами меди, в видимом диапазоне спектра" // Квантовая электроника 33, 2003, 11

Файзрахманов И.А., Базаров В.В., Степанов А.Л., Хайбуллин И.Б., "Модификация наноструктуры алмазоподобных пленок углерода бомбардировкой ионами ксенона" // ФТП, 2003, 37, 748

Кинетика vs. термодинамика
Кинетика vs. термодинамика

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.