В конце минувшего года были оглашены результаты конкурса, проведенного в рамках мероприятия «Поддержка молодой науки» Программы повышения конкурентоспособности. Важной особенностью интеллектуального состязания, в котором участвовали исследователи в возрасте до 35 лет, стало привлечение внешних экспертов для оценки заявок. Полученные в рамках реализации проектов результаты в течение года должны быть опубликованы в ведущих изданиях, индексируемых в международных базах данных Scopus и Web оf Science – двух основных мировых системах, которые накапливают информацию обо всех значимых научных достижениях.
К участию в конкурсе были допущены 62 заявки, в число победителей вошел 31 проект. Наибольшее количество баллов набрал проект кандидата технических наук Дениса Винника, посвященный получению новых материалов для электроники. Он 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. Он обладает меньшей плотностью дефектов. Современная техника и промышленность нуждаются в широком наборе искусственно выращенных кристаллов с заранее заданными свойствами. В частности, проект Дениса Винника 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, с одной стороны, является фундаментальной задачей создания новых материалов и исследования их свойств, а с другой – результаты этой работы имеют потенциал применения в конкретных электронных устройствах. Используя в качестве исходного материала монокристаллы необходимого химического состава, можно создавать 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 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 к снижению частот резонанса, повышает поглощающую способность материала, что позволяет применять его для создания радиопоглощающих покрытий, – комментирует автор проекта.
Группа ученых ЮУрГУ провела ряд работ по внедрению и других атомов, проверяя различные варианты модифицирования структуры и свойств монокристаллов. Исследовалось влияние на свойства конечного материала около десятка элементов. Новизна заключается в исследовании влияния частичного 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 трудозатратны. 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 реализует междисциплинарный подход к проведению исследований. Мы проводим разработки теоретических основ технологии получения монокристаллов, реализуем на их основе выращивание этих материалов, комплексное исследование их структуры и свойств для подтверждения применимости наших монокристаллов в конкретных электронных устройствах, 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, 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 Топ-25 (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»).