Российские и узбекистанские ученые разработали новый подход к получению нанокристаллов сульфидов. Исследователи использовали новый реагент — раствор серы в децене-1 (он производится в России), который значительно упростил синтез коллоидных нанокристаллов.
Эти частицы – основа для квантовых вычислений, фотоники, оптоэлектроники и нелинейной оптики. Получить однородные тонкие пленки на их основе (30–80 нм) технически довольно сложно.
В свете будущего
Новый прекурсор устойчив к окислению и может долго храниться. Ученые из МФТИ и узбекистанские материаловеды получили три типа нанокристаллов на основе серебра, индия, галлия и меди, а затем впервые изготовили из них тонкие пленки. Пленки уже показали уникальные оптоэлектронные характеристики: их чувствительность к интенсивности света в ряде режимов в 2–10 раз выше существующих аналогов.
Собственный реагент взамен импортного для создания сенсоров, детекторов, элементов оптической связи и специализированных покрытий делает независимой всю цепочку — от фундаментальной науки до опытного производства. Новые материалы помогут быстрее начать выпуск отечественных систем медицинской диагностики, телекоммуникационного оборудования и измерительных приборов.
Рынок техники, где применяются фотонные и лазерные технологии, является одним из самых перспективных в мире. В России разработана стратегия развития фотоники до 2030 года. Потенциальный объем рынка оценивают более чем в 1 триллион рублей.
«Перед нашими специалистами стоит амбициозная цель — увеличить долю российской фотоники на внутреннем рынке с 35% до 90%, а уровень локализации такой продукции — с 15% до 70%. Только так мы сможем быть конкурентоспособны и на внутреннем рынке, и экспортировать свои технологии. Войти в десятку мировых лидеров по производству фотоники», — отметил председатель Правительства России Михаил Мишустин.
Россия системно движется к формированию фотонной экосистемы. Ранее ученые МФТИ и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН разработали инновационный гибридный люминофор, основанный на квантовых точках из фосфида индия. Свет от нанокристаллов и сложных молекул открывает перспективы создания уникальных нанофотонных устройств. В МГТУ им. Н.Э. Баумана планировали первые контрактные запуски производства фотонных интегральных схем. К их серийному выпуску уже приступил Московский центр фотоники. Он будет производить до 2 тысяч производственных пластин и до 500 тысяч фотонных чипов в год. Этих мощностей достаточно, чтобы «перекрыть» потребности российских телеком- и IT-проектов.
«По линии Минпромторга России предусмотрено субсидирование в объеме 2,512 миллиарда рублей в рамках механизма поддержки создания критически значимых технологий», — подчеркнул министр промышленности и торговли России Антон Алиханов.
Решения и материалы – свои
Национальный проект «Новые материалы и химия» ставит задачу усложнять продуктовую линейку, создавать новые рынки и обеспечивать технологический суверенитет. Каждый подобный продукт — это практическая реализация этой стратегии.
На химической базе создают устойчивые датчики, фотонные чипы и элементы оптической связи. Теперь фотоника получает собственные материалы. Фотонные технологии лежат в основе современной сенсорики, применяемой в самых различных областях промышленности. Разработка позволит создавать отечественные датчики мониторинга состояния оборудования, контроля температуры и деформаций на трубопроводах и ЛЭП. Для нефтегазового и электросетевого комплекса это возможность перейти к интеллектуальной диагностике.
Владимир Лим, сотрудник Центра испытаний функциональных материалов Института квантовых технологий МФТИ:«Для получения нанокристаллов мы разработали прекурсор серы, состоящий из доступных продуктов отечественной химической промышленности и являющийся ключевым реагентом в синтезе. Использование этого прекурсора позволило существенно упростить синтез коллоидных нанокристаллов, так как он обладает устойчивостью к окислению на воздухе и может храниться длительное время без потери реакционной способности».