Ученые физико-технического института КФУ имени Вернадского создали уникальные прозрачные магниты и тончайшие магнитные пленки, которые могут совершить революцию в медицине, а также в применении датчиков и мобильной связи. Новые материалы позволяют "слышать" магнитные поля организма, улучшать диагностику и создавать антенны будущего – от точной навигации до сетей 6G.
Ученые физико-технического института КФУ имени Вернадского создали уникальные прозрачные магниты и тончайшие магнитные пленки, которые могут совершить революцию в медицине, а также в применении датчиков и мобильной связи. Новые материалы позволяют "слышать" магнитные поля организма, улучшать диагностику и создавать антенны будущего – от точной навигации до сетей 6G.
Кристаллы: прозрачные магниты для науки и медицины
Первый этап исследований – выращивание кристаллов бората железа. Внешне они напоминают зеленое стекло, но притягиваются к магниту. Профессор, завкафедрой физики конденсированных сред, физических методов и информационных технологий в медицине физико-технического института КФУ им. В.И. Вернадского Марк Стругацкий сравнил этот материал с зеленым бутылочным стеклом.
По его словам, кристаллы обладают магнитно-оптическими и резонансными свойствами и способны выделять строго определенную частоту из широкого спектра излучения. Это делает их востребованными в синхротронах – установках, где необходимо выделять нужную частоту излучения для экспериментов.
"Наш кристалл является идеальным монохроматором. Моно – это один, а хром – это цвет. Частота, цвет – это одно и то же. И вот они востребованы в синхротронах, которые сейчас строят во всем мире, а у нас в России – два. И мы сейчас, можно сказать, монополисты. Более того, даже в мире сейчас таких лабораторий немного", – рассказал ученый.
Медицинские возможности
Одно из применения кристаллов – биомагнитные измерения. Они чувствительны к сверхслабым магнитным полям организма.
"С их помощью можно записывать магнитные поля сердца и мозга и получать дополнительную информацию к электрокардиограмме и электроэнцефалограмме", – отметил профессор.
И уточнил, что речь идет не о замене существующих методов, а о дополнении диагностики, в том числе в нейрохирургии.
Директор научно-исследовательского центра физико-технического института КФУ Петр Ветошко добавил, что на основе кристаллов можно создавать эпитаксиальные пленки, которые дают возможность определить источник эпилептического приступа и купировать его.
"Магнитные поля позволяют сразу увидеть этот центр… после этого достаточно точечного вмешательства", – сказал руководитель научно-исследовательского центра.
Кроме медицины, материалы подходят для создания датчиков температуры, давления и сверхслабых магнитных полей, применяемых в научных исследованиях и медицинской аппаратуре.
Пленки: основа будущих датчиков и электроники
Ветошко рассказал подробнее о пленках. Их выращивают на основе идеально ровных кристаллов при температуре свыше тысячи градусов.
По его словам, пленка взаимодействует с микроволнами и сверхслабыми магнитным полями, поэтому рассчитывается как основа чувствительных датчиков. Их можно применять в медицине, навигации и радиосвязи, а также в сверхвысокочастотной электронике.
Главное отличие от привычной электроники – способ передачи информации.
"Обработка информации происходит не на движении заряда, а на изменении магничности. Магничность имеет другую природу, это не движение заряда, это просто переворот некой сущности спина – его можно сравнить с обычным волчком. То есть волны двигаются не по одной координате, а уже равномерно вращаются в новом измерении. И именно эта техника является серьезным кандидатом для развития новых устройств, в том числе квантовых", – объяснил ученый.
Кроме того, пленки показывают стабильную работу при низких температурах – важное свойство для криогенных технологий.
Навигация и измерения
Разработки с использованием пленок рассматриваются и для прикладных задач – например, магнитной навигации.
По словам Петра Ветошко, такие датчики могут использоваться при сложных маневрах судов в портах, где требуется высокая точность определения положения.
Умные антенны и связь нового поколения
Полученные материалы применяются и в радиофизике. Завкафедрой радиофизики и электроники физико-технического института КФУ Алим Мазинов рассказал, что на их основе создают антенные системы нового типа, которые формируют направленный сигнал и отслеживают конкретного пользователя.
"Например, вы находитесь в месте, где много людей, и все пользуются телефоном. Кто-то читает какой-то текст, кто-то смотрит видео, кто-то созванивается с близкими по видеозвонку. И бывают перебои связи, не хватает мощности приема передающих систем. Так вот эта разработка поможет распределять сигнал. Вы смотрите видео, вам подается больше мощности, а вашему соседу, пишущему обычное текстовое сообщение – меньше. Потом вы выключаете видео и читаете текст – подаваемая вам мощность сокращается и так далее", – объяснил завкафедрой.
Кроме того, система перераспределяет ресурс сети и подавляет помехи. Полезные волны остаются, а ненужные – убираются. Ученый сравнил это с "электромагнитной экологией".
От 5G к 6G
По словам завкафедрой радиофизики и электроники, разработка рассматривается как один из вариантов реализации сетей нового поколения.
"5G решит проблему перегрузки в местах скопления людей, а 6G позволит полноценное видеобщение на высокой скорости движения. То есть даже если вы каким-то образом будете двигаться со скоростью 500 километров, вы все равно сможете вести видеозвонок с тремя-четырьмя собеседниками", – поделился эксперт.
Для пользователей это означает стабильный интернет в любом транспорте и связь без задержек.
В результате одна технологическая цепочка "кристаллы – пленка – приборы" может привести сразу к нескольким практическим решениям – от медицины до мобильной связи будущего.
Самые важные новости ищите в наших соцсетях: Telegram, Дзен, ВКонтакте и MAX. Также следите за нами в Одноклассниках и Rutube.
Читайте также на РИА Новости Крым:
В России началось клиническое применение вакцины от рака