Наноструктуры
В НИИЯФ МГУ ведутся работы по экспериментальному и теоретическому исследованию процессов в наноструктурах и устройствах на их основе. Исследования проводятся как в комплексе современного технологического, диагностического и измерительного оборудования НИИЯФ МГУ, так и в других научных центрах.
Исследования наноструктур важны для решения фундаментальных научных проблем и для перспективного создания на основе открытых явлений совершенно новых квантовых устройств и систем с широкими функциональными возможностями, например, для опто- и наноэлектроники, измерительной техники, информационных технологий нового поколения, средств связи.
В ходе исследований впервые были получены результаты, позволившие понять электродинамику несамостоятельного разряда и влияние процессов в плазме на параметры газовых лазеров. Эти результаты оказали существенное влияние на формирование современной физики в данной области.
Развита микроскопическая теория эффекта близости сверхпроводника с несверхпроводящими материалами, служащая основой для создания и развития современных производств сверхпроводниковых микросхем. Предложены, изготовлены и исследованы оригинальные наноразмерные структуры прототипов цифровых и аналоговых устройств квантовой электроники. Разработаны и реализованы оригинальные методы изготовления и исследования наноструктур широкого класса. Впервые в мире изготовлен и исследован одноэлектронный транзистор с резистивными элементами вместо традиционных туннельных переходов. Разработан стековый одноэлектронный транзистор с рекордно низким уровнем шума. Ведутся теоретические работы, нацеленные на исследование электронного транспорта в наноструктурах, содержащих сверхпроводящие, нормальные и ферромагнитные материалы. Ведутся работы по разработке и созданию устройств сверхбыстрой обработки информации.
Получены фундаментальные результаты по влиянию электронной структуры нанокластеров различной природы на скорость ядерных превращений. Речь идет о разновидности бета-распада - захвате электрона атомным ядром. В первую очередь это важно для метрологии, так как позволяет проводить измерения с отдельными атомами. Выполнены расчеты электронной плотности нанообъектов исходя из первых принципов, то есть без привлечения каких-либо дополнительных упрощающих предположений. Это позволило объяснить экспериментальные данные и предложить новую альтернативную теорию взаимодействия атомов с оболочкой фуллерена.
Разработана методика синтеза магнитных наноструктур спинтроники. Разработан спиновый вентиль, представляющий многослойную структуру двух ферромагнитных слоев - слой свободного ферромагнетика с высокой чувствительностью к магнитному полю и связанного ферромагнетика, намагниченность которого фиксирована антиферромагнитным слоем (IrMn). На основе спин-вентильных структур разработан высокоточный сенсор позиционирования (точность позиционирования 4мкм).
Разработан метод осаждения больших массивов до 15 см2 вертикально ориентированных многослойных углеродных нанотрубок. Просвечивающая электронная микроскопия выявила присутствие нанокристаллов железа в канале углеродных нанотрубок. Разработаны также методы получения полимерных нанокомпозитов с наполнением углеродными нанотрубками. Исследуются электрофизические, теплофизические, механические и другие свойства получаемых полимерных композитов на основе углеродных нанотрубок с целью разработки оптимальных методов контролируемого воспроизведения требуемых характеристик нанокомпозитов.
Получен наноструктурированный трехмерный композитный кремний - углеродный материал для отрицательного электрода литий-ионной батареи. Показано, что новый нанокомпозитный материал обладает уникально высокими значениями обратимой литиевой емкости, а также низкой степенью деградации в процессе циклирования. Благодаря исследованию синтезированных наноструктурированных пленок прозрачных проводящих оксидов, с помощью которых получены не имеюшие аналогов солнечные элементы.
Выясняются механизмы деградации современных нанопористых диэлектрических материалов при их взаимодействии с плазмой. Такие материалы необходимы в технологии производства многослойных интегральных схем с топологическим размером 22 нм и меньше. Ведутся исследования нового прецизионного (до монослоя) метода плазменной очистки многослойных зеркал, необходимых для практической реализации технологии экстремальной ультрафиолетовой литографии.
Ведется разработка новых перспективных материалов, нанокомпозитных покрытий для космических технологий, исследуются их свойства с имитацией экстремальных условий космического пространства.
Растровый электронный микроскоп LYRA3 TESCAN предназначен для исследований в НИИЯФ МГУ углеродных и иных наноструктур методом электронной сканирующей микроскопии. Произведен в Чехии
Зондовая нанолаборатория ИНТЕГРА Спектра со спектрометром SOLAR TII предназначена в НИИЯФ МГУ для получения топографии поверхности исследуемых образцов, например, кремния на сапфире, многослойных систем ферромагнетик/антиферромагнетик, массива ориентированных углеродных нанотрубок; а также для получения спектров комбинационного рассеяния микронных областей исследуемых образцов. Произведено в России
Плазменно-пучковая установка "Комплекс-2" с магнитоплазмодинамическим ускорителем кислородной плазмы предназначена для исследования воздействия потоков фотонов, нейтральных и заряженных частиц на материалы атомной и космической техники. В НИИЯФ МГУ применяется в научных исследованиях кандидатных материалов первой стенки термоядерного реактора типа ТОКАМАК, а также материалов, используемых на наружных поверхностях Международной космической станции и орбитальных космических аппаратов, с целью наземной имитации условий космического пространства, в том числе при длительных полетах. Создана в НИИЯФ МГУ
Магнетрон ATC ORION-5 предназначен для получения в НИИЯФ МГУ многослойных наноструктур методом магнетронного распыления. Произведен в США
Реактор предназначен для исследований в НИИЯФ МГУ взаимодействия потоков радикалов из плазмы с новейшими пористыми диэлектрическими материалами электроники. Спроектирован и произведен в НИИЯФ МГУ