|
Основные направления исследований
Коллектив лаборатории спектроскопии наноматериалов Центра естественно-научных исследований Института Общей Физики им. А.М. Прохорова РАН вовлечен в исследования наноуглеродных материалов, начиная с 1995 г. В 1997 г. первая в России установка по дуговому синтезу одностенных углеродных нанотрубок (ОУН) была сконструирована и введена в действие. С этого времени углеродные нанотрубки стали основным объектом исследований лаборатории. В 2003 г. возможности по синтезу углеродных нанотрубок расширились в результате запуска второй установки по синтезу пленок из одностенных углеродных нанотрубок на различных подложках из различных углерод-содержащих газов и паров спирта . Были получены интересные результаты, проливающие свет на механизмы роста одностенных углеродных нанотрубок на каталитических металлических частицах и двустенных углеродных нанотрубок.
Основным аналитическим инструментом лаборатории является оптическая спектроскопия: комбинационное рассеяние света и оптическое поглощение света в широком спектральном диапазоне. Были получены новые результаты по селективному по диаметру нанотрубок резонансному комбинационному рассеянию света. Компьютерное моделирование электронной структуры нанотрубок, основанное на “складывании” зоны Бриллюэна, позволило интерпретировать переключение доминирущей моды в контуре “дыхательных” мод КР нанотрубок в зависимости от энергии фотона возбуждающего лазерного излучения . Термо-индуцированные изменения в спектрах КР ОУН были выявлены при нагреве в лазерном пучке и в печи. Пороговое значение температуры окисления нанотрубки оказалось зависимым от ее диаметра. Наблюдение исчезновения “дыхательных” мод КР позволило определить пороговые температуры окисления для нанотрубок различного диаметра. Были проведены исследования методом КР в алмазной ячейке высокого давления и получены интересные результаты, касающиеся трансформации структуры углеродных нанотрубок под давлением. Было обнаружено сужение запрещенной зоны полупроводниковых нанотрубок под давлением.
Начиная с 2003 г. коллектив лаборатории спектроскопии наноматериалов начал работать с суспензиями нанотрубок, используя ультразвуковую обработку и ультрацентрифугирование для их приготовления. Спектры оптического поглощения индивидуальных нанотрубок и спектры люминесценции были впервые получены для нанотрубок, синтезированных дуговым методом. В 2004 г. лаборатория была вовлечена в эксперименты по исследованию нелинейно-оптических свойств суспензий нанотрубок. Они впервые использовались как насыщающиеся поглотители в резонаторах различных лазеров (лазера на Er3+-стекле, F2 -:LiF лазере и др.) Во всех случаях был реализован режим пассивной модуляции добротности. Полученные результаты подтвердили перспективность использования суспензий нанотрубок для сверхбыстрой модуляции световых пучков.
В 2006 г. начаты работы по использованию нелинейно-оптических элементов на основе одностенных углеродных нанотрубок в волоконных лазерах. Для решения этой задачи разработана технология получения тонких полимерных пленок оптического качества с равномерно распределенными нанотрубками. Пленки всесторонне охарактеризованы методами оптической спектроскопии. Получены первые результаты по пассивной синхронизации мод в волоконных лазерах на Er3+- стекле.
Активно разрабатывалось также другое перспективное направление применения одностенных углеродных нанотрубок – вакуумная электроника. Продемонстрировано, что углеродные нанотрубки и наноструктуры на их основе являются эффективными низкополевыми эмиттерами электронов и могут использоваться в качестве катодов в лампах, цифровых индикаторах, дисплеях. Созданы лаборатоторные прототипы таких устройств.
Экспериментальная база:
Награды
Президентские гранты молодым ученым – кандидатам наук А.В. Осадчий, С.Н. Бокова
Международный конкурс научных работ молодых ученых в области нанотехнологий II место – Н.Р.Арутюнян
Премия за постерный доклад на конференции Европейского общества исследования материалов (EMRS 09) - А.И. Чернов
|
