ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Исследовать процессы взаимодействия ионизирующего излучения с наночастицами из диэлектрических и полупроводниковых материалов. Исследовать процессы формирования наноструктурных объектов, получаемых различными методами, и исследовать свойства таких объектов спектроскопическими методами.
1. Построение теоретической модели взаимодействия рентгеновских и гамма-квантов с метаматериалами на основе композитов с наночастицами. Разработка моделей создания нескольких электронных возбуждений в наночастице ионизирующим излучением и взаимодействие этих возбуждений в наночастицах разного типа. 2. Построение модели переноса энергии в наноструктурированных композитах для регистрации ионизирующего излучения от наночастиц к матрице и наоборот. 3. Будут разработаны методы синтеза люминесцирующих наночастиц с применением механизма импульсной лазерной абляции в различных жидких средах образцов кварцевого стекла, легированных ионами трехвалентного иттербия. Будут определены размерные и спектральные характеристики в ближней ИК области для полученных наночастиц. 4. Будут исследованы процессы формирования люминесцирующих наночастиц кремния с использованием разрабатываемых методов лазерно-импульсного воздействия на жидкие суспензии, содержащие исходные неактивные нано- или микрочастицы кремния. Будут определены размерные и люминесцентные характеристики у полученных наночастиц кремния. 5. Будут разработаны механизмы лазерного формирования ориентированных на поверхности пеноподобных структур в полимерных матрицах с учетом влияния внешней среды, в которой находятся образцы полимера на момент их облучения. Будет проведено исследование полученных структур с применением комплекса оптической и электронной микроскопии, абсорбционной и люминесцентной спектроскопии и других методов диагностики. 6. Будет исследована лазерная абляция в условиях ограничения разлета лазерного факела при разных режимах лазерного воздействия (режим генерации лазерного излучения, внешние условия). Для разных режимов воздействия будет проведено исследование и сравнение зависимостей свечения атомов мишени и буферного газа от давления буферного газа при действии лазерного излучения на мишени разного состава. Исследование влияния химического состава мишени на формирование дисперсной компоненты и наноструктур в результате действия лазерного излучения и по сравнению со случаем лазерного воздействия на металлы. 7. Будет изучены эффекты взаимодействия квантового света с малым числом фотонов в моде с экситонами и электронно-дырочными возбуждениями в наноструктурах.
Научная группа отдела физичесских проблем квантовой электроники работает в области исследования взаимодействия ионизирующего излучения с наночастицами в течение ряда лет, и были получены оценки эффективности преобразования энергии в наночасицах, в частности, для целей фотодинамической терапии, и построены модели релаксации электронных возбуждений, создаваемых в наночастицах ионизирующим излучением. В группе были разработаны различные методы образования наночастиц в процессе лазерной абляции и в процессе импрегнации пористых материалов в сверхкритическом CO2. Обнаружено образование фрактальных структур из наночастиц при лазерной абляции.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: 1. За истекший период проведены эксперименты по изучению влияния термической обработки образцов в виде пленки из нанокристаллического кремния (нкSi), полученного из его монооксида, на спектры фотолюминесценции (ФЛ) частиц нкSi в районе 850-900 нм. Спектры люминесценции снимались при лазерном возбуждении 325 нм (He-Cd лазер) или 405 нм (диодный лазер). Отжиг пленок осуществлялся в разных условиях: в вакууме, в водородной и кислородной атмосферах до температур порядка 600-650 0С. Обработка пленок в вакууме приводила к уменьшению интенсивности как этой полосы, так и более коротковолновой в районе 500 нм. Впервые проведенные измерения спектров ФЛ обработанных образцов в диапазоне температур от 10 до 300 К демонстрируют общую тенденцию падения интенсивности спектров с подъемом температуры (за исключением области от 10 до 70 К). Этот процесс связан с термическим распадом экситонов в кремниевом ядре, которые возбуждают центры ФЛ в оксидной оболочке наночастицы и на ее границе. Отжиг образцов до температуры 600 0С в атмосфере водорода вызывает практически полное исчезновение ФЛ, а последующая высокотемпературная их обработка в атмосфере кислорода приводит к частичному восстановлению ее интенсивности. Такая ситуация может быть связана с рождением (при водородной обработке) и уничтожением (при обработке в кислороде) тушащих люминесценцию центров, типа SiH или SiOH групп. 2. Разработан метод создания пленочных композитных материалов на основе волокнистого сополимера тетрафторэтилен- винилиденфторид с использованием диффузионного внедрения готовых наночастиц в пористую матрицу в среде сверхкритического диоксида углерода (ск-СО2). Также продемонстрирован новый подход к получению подобных композитов, позволяющий не только вводить готовые наночастицы в пористую матрицу, но и одновременно их получать с помощью лазерной абляции мишени в этой же среде. При этом были рассмотрены условия (геометрическое расположение мишени относительно пористых образцов, плотность сверхкритической среды) на размеры получаемых частиц. В первом случае, при введении готовых наночастиц, были получены люминесцирующие композиты с полупроводниковыми частицами селенида кадмия и нанокристаллического кремния. Во втором, при абляции,- были сформированы композитные пленки с наночастицами рубина. На конечном этапе создания таких композитов в обоих случаях использовался метод холодного или горячего прессования импрегнированных пористых пленок. Показано, что наиболее устойчивыми с точки зрения сохранения люминесцентных характеристик к воздействию возбуждающего лазерного излучения на 405 нм являются композиты на основе наночастиц рубина. Обсуждаются особенности влияния обработки пористых пленок сополимера в ск-СО2 на структуру поверхности прессованных пленок. 3. Рассмотрены процессы тушения люминесценции в наноразмерных кристаллах, обладающих экситонной люминесценцией. Показано, что роль приповерхностного тушения возрастает обратно пропорциональна квадрату размера частиц при температурах, при которых экситоны подвижны. Эти результаты важны для оценки эффективности наноразмерных сцинтилляционных материалов. 4. Было проведено исследование спектров свечения плазмы, возникающей при воздействии наносекундного излучения (λ=1,06 мкм) на металлические мишени (Cu, Ag и сплавы титана и алюминия) в условиях ограничения ее разлета. В качестве ограничивающих сред использовались прозрачный диэлектрик, жидкость и буферный газ (водород, гелий, азот, аргон) в диапазоне давлений 0,001 - 150 атмосфер. Были получены результаты, подтверждающие важную роль перколяции в формировании наноструктур в плотной лазерной плазме. Установлено, что по мере увеличения плотности плазмы перколяционные процессы проявляются в различии зависимостей интенсивности свечения и уширения спектральных линий атомов мишени, буферного газа и континуума. Для разных буферных газов получена зависимость электронной температуры от давления и расстояния до поверхности медной мишени, и обнаружена антикорреляция температуры и континуума на пороге перколяции. Методом оптической и электронной микроскопии исследована морфология кратеров при разных условиях воздействия и различной геометрии облучения. | ||
3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: | ||
4 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: | ||
5 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: | ||
6 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: | ||
7 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: | ||
8 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: Основные результаты работы на отчетном этапе состоят в следующем: 1) Показано, что взаимодействие двух экситонов в нанопластинках CdSe, принципиально различно от типа пассивации. При покрытии оболочкой из CdZnS экситоны отталкиваются, а при выращивании «короны» из CdS они притягиваются, что приводит к сдвигу свечения биэкситона в синюю об- ласть в первом случае и в красную область во втором. 2) Было осуществлено «рисование» линейных периодических структур на поверхности плоской серебряной мишени, находящейся в среде сверх- критического СО2. Было показано, что наличие сверхкритического флюида приводит к уширению образующихся на мишени структур по сравнению с обычной воздушной средой. 3) Проведены сравнительные эксперименты по рисованию плазмонных микроструктур в допированных молекулами, содержащими серебро, в стек- лах с разной пористостью. Построена качественная модель формирования кластерных структур из наночастиц Ag каплевидной формы при точечном фемтосекундном лазерном возбуждении пористых допированных стекол. 4) Проведены исследования образцов заготовок с сердцевиной из квар- цевого стекла, легированного ионами трехвалентного гадолиния, а также волоконных световодов на их основе. Как показали эксперименты по изме- рению спектров поглощения в световодах, за счет наличия большого вклада в общие потери от наблюдаемой полосы в районе 280нм проблема канали- рования люминесцентного УФ свечения в световодах длиной более 10-15см остается пока открытой. 5) Проведены исследования влияния кристаллической структуры новых биядерных карбоксилатов редкоземельных металлов на их люминесцент- ные свойства и фотостабильность. Предложена модель, объясняющая ме- ханизм фоточувствительности твёрдых кристаллических структур молеку- лярных комплексов [L2(piv)6(bath)2]∙xSolv, согласно которой незначитель- ная перестройка (поворот) структурных единиц молекул данных соедине- ний увеличивает способность их к образованию эксимеров в рамках суще- ствующих кристаллических решёток. 6) Проведено экспериментальное исследование воздействия лазерного излучения на мишени различного химического состава (Сu, CsCl, CuCl, BaF2, CaF2, LiF, NdF3, Y2O3) в атмосфере буферных газов (Ar, He). Мето- дом оптической спектроскопии проведено исследование наноструктур, оса- жденных на кремниевой и стеклянной подложках после релаксации низко- температурной плазмы лазерного факела. | ||
9 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: | ||
10 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: | ||
11 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Формирование наноразмерных объектов и их исследования спектроскопическими методами |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".