Вторник, 26 Ноября 2024

Оптика нового поколения

Wednesday, 22 March 2017 00:00   Ксения МАШКОВА
Ирина Юшина Ирина Юшина K2_ITEM_IMAGE_CREDITS Олега ИГОШИНА
Структура анализируемого соединения, два органических катиона в котором образуют водородную связь Структура анализируемого соединения, два органических катиона в котором образуют водородную связь
Экспериментальные и расчетные спектры анализируемого соединения в низкочастотной области при комнатной температуре и при охлаждении Экспериментальные и расчетные спектры анализируемого соединения в низкочастотной области при комнатной температуре и при охлаждении

В числе обладателей грантов по программе поддержки молодых ученых – научный сотрудник ЮУрГУ Ирина Юшина. Ее исследование способно перевернуть привычные представления об оптических материалах и поможет разработать оптику нового поколения. Первые результаты уже опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Journal of Raman Spectroscopy.

Сейчас оптические материалы создаются не только из неорганических (стекло), но и из органических соединений. Это позволяет значительно расширить сферы применения  оптики и обеспечить работу в различных режимах, в том числе при низких температурах, что является важной задачей промышленности и современной науки.

Фундаментальное исследование, сделанное на стыке физической и квантовой химии и материаловедения, направлено на расширение представлений о необходимых характеристиках структуры соединения для проявления им нелинейно-оптических свойств. По словам ученого, это следующий этап разработки материалов для оптики, который дает возможность продвинуться в понимании этого предмета дальше, чем известные всем призмы и стекла.

Тема исследования, основанная на поиске и дизайне нелинейных оптических материалов, очень популярна в современной науке, в связи с разработкой устройств на основе органических нелинейно-активных проводников.

– Интерес именно к органическим нелинейно-активным соединениям связан с их существенным многообразием, – объясняет Ирина Юшина. – Мы сосредоточились на поиске таких структур в ряду йодидов гетероциклических соединений. Они привлекают внимание в контексте их разностороннего применения и разнонаправленных свойств: это и органические проводники, и компоненты солнечных батарей, и биологические препараты. Недавно стало известно еще и о нелинейно-оптической активности в этом ряду.

Обнаруженная особенность существенно расширяет круг возможных задач оптики. Ведь это означает, что полученное вещество может преобразовывать длину лазерных волн, что увеличивает диапазон лазерных возможностей.

Однако поиск и создание подобного вещества требует обработки больших массивов данных. Чтобы найти нужное соединение, ученые используют теоретические методы, которые позволяют смоделировать структуру веществ и выявить из них наиболее перспективные, а после спрогнозировать проявления ими нелинейно-оптических свойств. Компьютерное моделирование значительно упрощает задачу, избавляя исследователей от заведомо невыполнимой работы – сканировать всё многообразие органических соединений, чтобы найти нужное.

На данный момент теоретическим и экспериментальными спектральными (определение химического состава и строения веществ по их спектру) методами изучены характеристики полийодидов халькогеназоло(азино)хинолиниевого ряда. Ученым удалось синтезировать новое вещество и протестировать его при разных температурах: от комнатной до –160° C. Выяснилось, что полученное соединение может быть перспективно в качестве переключателя нелинейно-оптических свойств при низких температурах.

Эта тема разрабатывается в университете под руководством ведущего ученого из Университета Центральной Флориды (США) Артёма Масунова, на базе международной Лаборатории многомасштабного моделирования полифункциональных соединений ЮУрГУ. Область научных исследований лаборатории связана с поиском соединений для перспективных оптически активных материалов.

– Задача была найти соединение, изучить его свойства и понять, в каком диапазоне внешних условий они проявляются – например, при изменении температуры. Свойства нашего вещества изменяются при низких температурах, а значит, оно может стать основой не только для лазерных переключателей, но и для термосенсоров, – рассказывает Ирина Юшина.

По ее словам, на этом исследовании удалось отработать связку «эксперимент – расчет». Данный опыт помог сделать вывод о том, что проведенные расчеты совпадают с экспериментальными данными, а в некоторых случаях и предугадывают их. Это позволит значительно сократить объем необходимых экспериментов, приблизит к направленному поиску новых веществ с необходимыми свойствами.

Исследования продолжаются: следующая задача – поиск новых соединений, проявляющих похожие свойства. В планах лаборатории и дальше развивать это популярное научное направление, теперь уже – на уровне формирования структурных закономерностей.

Напомним, что в конце минувшего года оглашены результаты конкурса, проведенного в ходе мероприятия «Поддержка молодой науки» Программы повышения конкурентоспособности вуза в рамках Проекта 5-100. Участниками стали. Важной особенностью интеллектуального состязания, в котором участвовали ученые в возрасте до 35 лет, стало привлечение внешних экспертов для оценки представленных заявок. Полученные в рамках реализации проектов результаты в течение года должны быть опубликованы в ведущих научных изданиях, индексируемых в международных базах данных Scopus и Web оf Science.

Read 2991 times Published in: [ Наука и инновации ]

Leave a comment

Make sure you enter the (*) required information where indicated. HTML code is not allowed.

Name *
Email  *