Научная
деятельность
Университет ИТМО

Меню

Центр коллективного пользования "Научно-образовательный центр по направлению "Нанотехнологии" (ЦКП-НТ)

 

Базовая организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования  "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО).
Адрес: 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49.
Контакты: 199034, г. Санкт-Петербург, Биржевая линия 4-14.: т. 8 (812) 498-10-65, e-mail: mater@mail.ifmo.ru

согласно Типовым требованиям Минобрнауки (Приказ №43214 от 12.08.2016)

Руководители

Научный руководитель ЦКП-НТ
член-корр. РАН, ректор Университета ИТМО
проф., д.т.н. В.Н. Васильев

Исполнительный директор
зав.каф. НТМ
д.ф.-м.н. А.О. Голубок

 

 

Структура центра


Перечень научно-исследовательского оборудования центра

 

Полное название

Страна производства

Год производства

Год ввода в экслуатацию

Направление использования

Назначение и реализуемые методы

1

2

3

4

5

6

7

 1

Электронный  микроскоп (Комплекс электронно-ионной   литографии ) серии Сross-Beam модель Neon40EsB

Carl Zeiss Германия

2008

2009

Индустрия наносистем

Электронная  и ионная  литография , электронно-микроскопическое исследование структур при больших увеличениях, структур нанопрепарирования, инспекция полупроводниковых приборов,  анализ слоистых структур, керамик и полимеров, ионное травление.

Основные технические характеристики:

Разрешение 1,1нм (Эл.кол-20кв)/7нм (Ион.кол-30кв)

Диапазон увеличений 20х-900000х (Эл.кол)

Ускоряющее напряжение 0.1-30кВ; 3-30кВ (ион.кол);

Детекторы: SE Эвернхарта_-Торнли, In-lens SE

 2 

Сверхвысоковакуумный атомно-силовой микроскоп

 SPM Probe VT AFM XA 650

Omicron Nanotechnology Gmbh Германия

2008

2009

Индустрия наносистем

Исследование в условиях сверхвысокого вакуума,  топографии и локальной плотности электронных состояний полупроводниковых наноматериалов и наноструктур. Исследование одноэлектронных и размерных эффектов в наносистемах  с пониженной размерностью.

Основные технические характеристики:

  • многоступенчатая система высоковакуумной откачки ;
  • система управляемого отжига; 
  • остаточн.давление в раб.камере-10-11мбар.

Измерительная камера оборудована СТМ, обеспечивающим возможность работы с образцами при изменяемой температуре в диапазоне - до 650К;   ионный  источник для  очистки поверхности.

 3

Рентгеновский дифрактометр Rigaku UltimaIV

 

Rigaku

Япония

2008

2009

Индустрия наносистем

Качественный и количественный анализ  кристаллических фаз. Структурный анализ. Определение размеров нано-кристаллитов. Анализ структурных изменений кристаллических фаз при изменении температуры, влажности и давления. Быстрый анализ с применением позиционно-чувствительного детектора.  Автоматический режим сбора данных и обработка результатов программным пакетом

Основные технические характеристики:

  • Шаг гониометра: 0,0001 градус; материал анода - Cu
  • Наличие параллельной градиентно-лучевой оптики;
  • Число каналов детектора – 1500, угол захвата до 12 град.;
  • Разрешение энерго дисперсионного детектора – 350 eV;
  • Печь для исследования при температуре до 1500С.
  • Качественный и количественный анализ по методу Ритфельда; база данных PDF2.

4

Микроскоп для лабораторных исследований Axio Imager  Z1

с лазерным сканирующим блоком

 LSM 710

Carl Zeiss Германия

2008

2009

Индустрия наносистем

Исследования оптических процессов в оптических средах в различных спектральных диапазонах и условиях; исследования  по оптической обработке информации и преобразованию оптического излучения; исследование механизмов  фото- и термостимулированных процессов.

Режимы работы:

  • традиционная оптическая микроскопия (поляризационная, фазово-контрастная, функция DIC и TDL) регистрации 2D оптических изображений c дифракционным пространственным разрешением;
  • конфокальная люминесцентная микроскопия с возможностью построения 3D изображений и спектрального анализа люминесценции.

 

5

Лазерный анализатор размеров частиц динамического рассеяния света Horiba LB 550V

Horiba

Япония

2008

2009

 

Индустрия наносистем

Анализ размеров диспергированных в растворах частиц.  Контроль размеров наночастиц, полученных гидротермальным синтезом.

Диапазон показаний размеров частиц: 0.001-6000 мкм.

 

 

6

Комплекс спектрометров

 

 

 

 

 

а) Сканирующий спектро-флюориметр Cary Eclipse

Varian Inc/

США

2008

2009

Индустрия наносистем

Проведение абсорбционно-люминесцентных измерений, включая спектры возбуждения люминесценции в спектр. диапазоне 200-900нм

-

б) Спектрометр EPP2000-NIRX-SR InGaAs-512

StellarNet

США

2008

2009

Индустрия наносистем

Проведение  регистрации спектров поглощения, отражения и люминесценции (включая спектры возбуждения люминесценции) от жидких и твердых образцов  в стационарных и кинетических измерениях в  спектральном диапазоне  900-2300 нм

-

7

Прибор синхронного термического анализа STA 449 Jupiter

NETZSCH, Германия

2008

2009

Индустрия наносистем

Прибор синхронного термического анализа ТГ-ДТА/ДСК для  работы в температурном диапазоне 20- 1650оС с комплектом для высокоточного измерения теплоемкости (2%) в температурном диапазоне от комн. до 1400оС, и кинетическим программным обеспечением

Скорость нагревания и охлаждения: 0.01K/мин; 50K/мин; Диапазон взвешивания: 5000 мг;

ТГ-разрешение: 0.1 мкг ДСК-разрешение < 1 мкВт

Атмосфера: инертная, окислительная, восстановительная, статичная, динамичная

 

 8

Учебный оптико-электронный микроскоп Phenom

FEI

США

2008

2008

Индустрия наносистем

Обучение специалистов всех  категорий: студентов, аспирантов и др. технике электронно-микроскопического исследования.

  • Диапазон увеличений 20х-20000х
  • Твердотельный детектор обратно-рассеянных электронов 

 

 9

Установка высокого давления КИ250

 

ООО «КемКо

Инжениринг», Россия

2008

2009

Индустрия наносистем

Гидротермальный синтез наночастиц и исследование поведения систем, содержащих наноразмерные компоненты.

Основные технические характеристики:

  • рабочий объем  – 100 мл; материал автоклава – титан;
  • материал окон – сапфир; температура – до 500º С;
  • давление – до 1000 атм; ультразвуковая обработка среды – частота 22 кГц и регулируемая мощность
  • Система видеорегистрации – 300 кадров/сек
  • Система контроля и поддержания давления и температуры в рабочем объеме автоклава
  • Защитный бронированный кожух

 

10

Установка для вакуумного и магнетронного напыления серии Scancoat Six

BOC EDWARDS

Великобритания

2008

2009

Индустрия наносистем

Нанесение покрытий магнетронным методом на холодную подложку с регулировкой ее потенциала, ионное травление, термическое напыление

Параметры: напряжение 1500 В, ток 50 мА, скорость напыления 60 нм/мин. Диаметр напыления – 100 мм.

 

11

Вакуумная напылительная установка SPI 12151EQ-AX

Structure Probe, Inc., США

2008

2008

Индустрия наносистем

Технологическая установка для предварительной подго-товки объектов для  исследования их в электронных микроскопах, в т.ч.: декорирование диэлектриков тонким проводящим  слоем;  нанесение  металлических  покры-тий  на поверхность заостренных световодов, нанесение ферро-магнитных покрытий для создания нанозондов.

Основные технические характеристики:

  • Скорость напыления Au : - 120nm/мин при I– 20mA  
  • Диаметр рабочей камеры:  15 см
  • Рабочий ток для нанесения покрытий: 50 – 10 mA.
  • Остаточное давление в рабочей камере: менее 1,3·10-3Па 

 

12

Измеритель комплексных коэф-фициентов передачи и отражения «Р4М-18»

ЗАО НПФ

«Микран»

Россия

2008

2009

Индустрия наносистем

Исследование, разработка и настройка новых элементов фотоники для обработки информации оптическими методами: модуляторов и фазовраща-телей, оптических процессоров; поиск технических путей создания элементов активных фазированных антенных решеток с оптическим распределением  сигналов по раскрыву

Основные технические характеристики:

Скалярный и векторный анализатор s- параметров СВЧ цепей в диапазоне рабочих частот от 10МГц до 18ГГц;  динамический диапазон не менее 100 дБ; возможность полной двухпортовой калибровки; измерение матрицы  S-параметров за одно присоединение устройства. 

13 Система ввода-вывода излучения с тремя независимыми оптическими каналами и вспомогательными оптико-механическими элементами для стыковки сканирующего зондового микроскопа с микроспектрометром AIST-NT, Россия 2012 2012 Индустрия наносистем Прибор предназначен для проведения экспериментов по спектроскопии отражения, пропускания и рассеяния с разрешеним по поляризации в широком спектральном диапазоне (350-1700 нм) с использованием конфокальной схемы.
14 Многофункциональная зондовая установка для проведения комплексных наномасштабных исследований оптических метаматериалов AIST-NT, Россия 2010 2010 Индустрия наносистем Многофункциональная зондовая установка  предназначена для проведения исследований следующими методами: контактная, полуконтактная и бесконтактная атомно-силовая микроскопия; метод зонда Кельвина (разрешение не менее 3 мВ), магнито-силовая микроскопия (латеральное разрешение не менее 70 нм). Диапазон сканирования составляет 100x100x20 мкм. Также прибор позволяет проводить характеризацию материалов методом спектросокпии комбинационного рассеяния. Спектральное разрешение регистрирующей матрицы составляет не менее 0.35 cm-1/пиксель при  633 nmс решеткой 1800 шт/мм и 1 cm-1/пиксель при 340 nmс решеткой  2400 шт/мм

Показатель загрузки оборудования в 2016 году равен 71,03%, что соответствует установленным требованиям Правительства Российской Федерации.

Электронный микроскоп серии CrossBeam, фирмы Carl Zeiss, Германия Сверхвысоковакуумный атомно-силовой микроскоп SPM Probe TV AFM XA 650
Конфокальный лазерный сканирующий люминесцентный микроскоп LSM-710 Zeiss Лазерный анализатор размеров частиц динамического рассеяния света Horiba LB 550V
Установка гидротермального синтеза высокого давления КИ250 Рентгеновский дифрактометр Rigaku UltimaIV
Прибор синхронного термического анализа STA 449 Jupiter

 

Перечень методик, используемых ЦКП

№ п/п Наименование методики
 1  Методика получения конфокальных люминесцентных изображений с помощью лазерного сканирующего микроскопа LSM 710 (Zeiss).  
 2  Методика получения спектров микро-комбинационного рассеяния света с помощью микрорамановского спектрометра inVia (Renishaw)
 3  Методика записи спектров люминесценции видимого диапазона с помощью флюориметра Cary Eclipse (Varian)
 4  Методика записи спектров люминесценции ближнего ИК диапазона с помощью спектрометра/флюориметра EPP2000-NIRX-SR(StellarNet)
 5  Методика получения и диагностики вольфрамовых нанозондов для СЗМ
 6  Методика получения и диагностики зондов в виде стеклянных микро- и нанопипеток для микроскопии токов ионной проводимости
 7  Методика создания углеродных нановискеров с помощью сфокусированного электронного пучка
 8  Методика разделения и детектирования биологических проб с использованием микрофлюидных биочипов
 9  Методика динамической силовой литографии в системе «металлическая пленка-полимер»
 10  Методика совмещения СЗМ и РЭМ
 11  Методика соногидротермального синтеза наночастиц (оригинальная) Получение наночастиц и нанокомпозиционных материалов
 12  Методика измерения распределения наночастиц и агломератов по размерам методом динамического светового рассеяния (HORIBA) Определение среднего размера наночастиц
 13  Методика рентгеновская дифракционная для измерения состава и размеров нанокристаллов галогенидов металлов в монолитных стеклокристаллических материалах
 14  Методика дифференциально-сканирующей калориметрии для определения температуры плавления наноразмерных кристаллов галогенидов металлов в стеклообразной матрице
 15  Методика получения нанокомпозита с содержанием наночастиц ZnS, ZnO до 20 об% 
 16  Методика получения полимерных волноводов и Y- разветвителей на их основе с использованием наноимпринт технологии 
 17  Методика создания специальных зондовых датчиков для сканирующей зондовой микроскопии различных мягких наносистем 
 18  Методика проведения нанолитографии на оксидах переходных металлов
 19  Методика осаждения тонких пленок (технологический процесс напыления)
20  Методика испытаний исследовательской установки для измерения распределений локальных электромагнитных полей (ИУ «РЛЭП»)
21  Методика испытаний исследовательской установки формирования приемно-передающих наноантенн (ИУ ФППН)

Основные направления научных исследований ЦКП-НТ  

  • Нанофотоника
  • Наномеханика
  • Функциональные и композитные наноматериалы и наносистемы
  • Метаматериалы
  • Нанобиотехнологии
  • Нанодиагностика и наномодификация материалов, наноманипулирование

 

Основные виды деятельности

  • Научно-исследовательские работы
  • Опытно-конструкторские и инновационные разработки
  • Образовательная деятельность

 

Перечень работ, проводимых на оборудовании ЦКП

Наименование услуги Оборудование Минимальная стоимость услуги*, руб./образец
Осаждение тонких пленок металлов (технологический процесс пробоподготовки) Установка для вакуумного напыления Scancoat Six и SPI 1900
Электронно-микроскопическая диагностика микро и нано-объектов и электронно-ионная литография Комплекс электронной и ионной литографии серии Cross Beam 7700
Характеризация и модификация поверхности образцов, в т.ч.:локальных магнитных и электрических свойств в сканирующем зондовом микроскопе, динамическая силовая литография в сканирующем зондовом микроскопе Сверхвысоковакуумный АСМ SPM Multiprobe VT AFM XA 650, сканирующий зондовый микроскоп NTegra Aura 7500
Получение и диагностика оксидных предкерамических нанопорошков и материалов на их основе Установка высокого давления КИ-250; лазерный анализатор частиц Horiba LB 550V 40000
Диагностика наноматериалов, графена, углеродных нанотрубок Лазерный сканирующий микроскоп LSM710; Сканирующий спектрофлюориметр Cary Eclipse; EPP2000-NIRX-SR InGaAs-512 4300
Определение состава нанокристаллов галогенидов металлов в аморфной силикатной матрице стекла методом рентгеновского дифракционного анализа Рентгеновский дифрактометр Rigaku Ultima IV 8000
Определение температуры плавления наноразмерных кристаллов методом дифференциально-сканирующей калориметрии Прибор синхронного термического анализа STA 449 Jupiter 6000
Определение теплоемкости, температуры и кинетики фазовых переходов нанокомпозитных материалов методом ДСК Прибор синхронного термического анализа STA 449 Jupiter 8200
Диагностика микро- и нанообъектов различной природы на электронном микроскопе Учебный  -  оптико-электронный  микроскоп Phenom 1700
 АСМ -измерения  Многофункциональная зондовая установка для проведения комплексных наномасштабных исследований оптических метаматериалов 5200
 МСМ -измерения  Многофункциональная зондовая установка для проведения комплексных наномасштабных исследований оптических метаматериалов 5200
 Измерение спектров комбинационного рассеяния света  Многофункциональная зондовая установка для проведения комплексных наномасштабных исследований оптических метаматериалов 2600
 Измерение спектров рассеяния  Система ввода-вывода излучения с тремя независимыми оптическими каналами и вспомогательными оптико-механическими элементами для стыковки сканирующего зондового микроскопа с микроспектрометром 3250
 Измерение спектров пропускания  Система ввода-вывода излучения с тремя независимыми оптическими каналами и вспомогательными оптико-механическими элементами для стыковки сканирующего зондового микроскопа с микроспектрометром 3250
 Измерение спектров отражения  Система ввода-вывода излучения с тремя независимыми оптическими каналами и вспомогательными оптико-механическими элементами для стыковки сканирующего зондового микроскопа с микроспектрометром 3250

 

Загрузка оборудования ЦКП планируется в соответствии с текущими темами

Основные текущие темы:

1. «Разработка современных микро- и наноструктурированных материалов для задач фотоники и методов их исследования»

2. «Разработка и исследование перспективных многофункциональных наноструктуированных стеклообразных материалов для фотоники, светодиодной техники и солнечной энергетики»

3.  «Разработка метаматериалов и наноструктур для устройств обработки, передачи и хранения информации.

4. «Исследование многомерных 1D, 2D, 3D механических наноосцилляторов на основе нанопроводов».

5.  «Разработка новых квантовых материалов и фотонных устройств на их основе.

6.  «Разработка новых многофункциональных легированных стекол и стеклокерамик для оптических, телекоммуникационных и лазерных систем

7.  Хоздоговор по теме «Литография и электронно-микроскопический анализ гетероструктур на оборудовании Центра коллективного пользования "Научно-образовательный центр по направлению "Нанотехнологии" (ЦКП-НТ)» Университета ИТМО». 

 

 

Научно-исследовательская деятельность ЦКП-НТ в 2016 году

Основные направления работ ЦКП-НТ:

  • Создание и исследование элементов нанофотоники,  наноплазмоники и наномеханики с применением технологии электронной лито-графии  на резисте, ионно-лучевой фрезеровки, осаждения/травления материала в присутствии газов-прекурсоров под действием электрон-ного/ионного пучка, позиционирования микро- и нанообъектов с помощью механического микроманипулирования под электронным пучком
  • Визуализация, характеризация,  и модификация  микро- и наноструктур и метаматериалов с  использованием методов оптической и конфокальной сканирующей лазерной микроскопии, сканирующей зондовой микроскопии и сканирующей электронной микроскопии.
  • Создание, исследование и применение микрофлюидных систем (Lab on chip) 

Использование оборудования ЦКП в рамках следующих тем:

    1. «Разработка современных микро- и наноструктурированных материалов для задач фотоники и методов их исследования»

    2. «Разработка и исследование перспективных многофункциональных наноструктуированных стеклообразных материалов для фотоники, светодиодной техники и солнечной энергетики»

    3.  «Разработка метаматериалов и наноструктур для устройств обработки, передачи и хранения информации.

    4. «Исследование многомерных 1D, 2D, 3D механических наноосцилляторов на основе нанопроводов».

    5.  «Разработка новых квантовых материалов и фотонных устройств на их основе»

 

 6.  «Разработка новых многофункциональных легированных стекол и стеклокерамик для оптических, телекоммуникационных и лазерных систем 

Оказание услуг организациям-заказчикам:

 

1. Хоздоговор по теме «Литография и электронно-микроскопический анализ  гетероструктур на оборудовании Центра коллективного пользования "Научно-образовательный центр по направлению "Нанотехнологии" (ЦКП-НТ)» Университета ИТМО»  Заказчик: федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук (ФТИ им. А.Ф. Иоффе)

 

Организация деятельности

Научное руководство работой ЦКП-НТ осуществляет Ректор Университета ИТМО.

Оперативное руководство работой центра  осуществляет Исполнительный директор. При НОЦ-НТ организуется научно-методический совет. Председателем Научно-методического совета является Исполнительный директор НОЦ-НТ. В состав совета входят секретарь совета и руководителя структурных подразделений Университета ИТМО, принимающих участие в работе НОЦ-НТ. Состав совета утверждается Ректором Университета ИТМО.

Предоставление оборудования НОЦ-НТ в коллективное пользование осуществляется на приоритетной основе для структурных подразделений Университета ИТМО.

Работа на оборудовании в рамках заявок проводится подготовленными специалистами кластеров в присутствии третьих лиц.

В исключительных случаях оформляется допуск к оборудованию сотрудников заказчика. В этом случае исследование проводится под контролем ответственного лица кластера. Сотрудники заказчика предварительно проходят обучение работе с прибором, изучают технику безопасности и другие необходимые моменты, и, получив допуск от руководителя кластера, приступают к работе.

Заявки рассматриваются и согласовываются в течение 7 рабочих дней исполнительным директором и руководителями кластеров. В случае поступления нескольких заявок  организуется конкурсный отбор в каждом отдельном случае на основе содержания заявок.

Отклонение заявок происходит в случаях, если:

  • цели и задачи исследования не ясны, некорректно поставлены или отсутствуют
  • цели и задачи исследования не имеют научного подкрепления и не соответствуют приоритетным направлениям исследований. 

 

Нормативные акты, регулирующие деятельность центра

1. Приказ о создании центра коллективного пользования   "Научно-образовательный центр по направлению "Нанотехнологии" (ЦКП-НТ) №493-од от 29.12.2007

2. Устав. Положение о Центре коллективного пользования"Научно-образовательный центр по направлению "Нанотехнологии" (ЦКП-НТ)

3.  Типовой договор на оказание услуг для внешних заказчиков.

4.  Заявка на предоставление услуг.

 

5. Правила конкурсного отбора заявок.

Программа развития ЦКП на среднесрочный период

№ п/п

Наименование мероприятий

2015

2016

2017

2018

2019

1

Научно-технические

1.1

Выступления с обзорными докладами на учебно-методических конференциях:

  • Научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО (февраль)
  • Всероссийский конгресс молодых ученых (апрель)

 

+

 

+

 

2

Образовательные

2.1

Знакомство студентов профильных кафедр с направлениями деятельности ЦКП-НТ

+

+

+

+

+

2.2

Проведение обзорных экскурсий по кластерам ЦКП-НТ

+

+

+

+

+

2.3

Организация и проведение мастер-классов на оборудовании ЦКП-НТ

  • Кластер «Нанодиагностика и наномодификация материалов»
  • Кластер «Материалы для нанофотоники»
  • Кластер «Наномодификации полимеров и композитных материалов»
  • Кластер «Физико-химическое конструирование наноматериалов»
  • Кластер «Микроскопия наноструктур и материалов»

+

 

 +

 

 +

+

+

2.4

Проведение дней открытый дверей для преподавателей и учащихся школ г.Санкт-Петербург и Ленинградской области с целью популяризации нанотехнологий, повышения интереса к наукоемкому оборудованию и научной деятельности

 

+

 

+

 

3

Организационные

3.1

Участие в совещаниях, проводимых МинОбрНауки РФ, касающихся деятельности ЦКП

+

+

+

+

+

3.2

Разработка мероприятий по ознакомлению и привлечению специалистов по работе на оборудовании ЦКП-НТ

 

 

 

 

 

3.3

Поддержка страницы ЦКП-НТ на сайте базовой организации – НИУ ИТМО

+

+

+

+

+

3.4

Создание сайта ЦКП-НТ с учетом многолетней практики, опыта и особенностей работы центра

 

 

 

+

 

3.5

Проведение рабочих совещаний научно-технического совета ЦКП, заслушивание руководителей кластеров

+

+

+

+

+

3.6

Организация и проведение совещаний центров коллективного пользования в г.Санкт-Петербург для обмена опытом

 

 

 

+

 

4

Материально-технические

4.1

Обновление и модернизация компьютерного оборудования ЦКП

 

 

 

+

 

4.2

Оснащение парка приборов сканирующим зондовым микроскопом

 

 

 

+

 

 

Основные результаты научной деятельности ЦКП-НТ

Тематическое направление деятельности: наноэлектроника (нанофотоника)

Область исследования: Формирование наноостровков золота при электронном облучении тонкой пленки золота на стекле.

Предложен новый метод формирования металлических наноструктур в стекле. Тонкая пленка золота напылялась на поверхность стекла и экспонировалась фокусированным электронным пучком в определенных заданных областях с наноразмерами. После экспонирования проводилось химическое травлений поверхности. Обнаружена локализация металла в местах экспонирования. Полученные результаты могут быть использованы при создании устройств наноплазмоники, в химических и биосенсорах, а также при создании шаблонов для наноразмерной печати.  По результатам работы подана заявка на патент.

AFM-изображение островка золота на стекле после электронного облучения при Е =5keV и j =5,6 kA/cm2 и химического травления   AFM-изображение островка золота на стекле после электронного облучения при Е =25keV и j =100 A/cm2  и химического травления
SEM-изображение участков матрицы островков золота после различных режимов электронного облучения и последующего химического травления  

Оборудование:  Двухлучевой электронный микроскоп  серии CrossBeam, сверхвысоковакуумный атомно-силовой микроскоп SPM Probe VT AFM XA 650, напылительная установка.

 

Тематическое направление деятельности:    наноинженерия

Область исследования: Создание и исследование связанных наномеханических осцилляторов

«W игла – С нановискер»С помощью технологии фокусированного электронного пучка созданы наномеханические связанные осцилляторы в виде аморфных углеродных вискеров, локализованных на вершинах острых вольфрамовых игл. Показано, что добротность наномеханического осциллятора «W игла - С нановискер» не уменьшается при переходе от низкого к атмосферному давлению.   Полученные результаты могут быть использованы при создании  прецизионных сенсоров.

a –СЭМ изображение неподвижного углеродного вискера на вершине W иглы, b- визуализация резонансных колебаний в вакууме углеродного вискера в СЭМ c -  изображение неподвижного углеродного вискера в лазерном конфокальном микроскопе; d - визуализация резонансных колебаний при атмосферном давлении углеродного вискера в лазерном конфокальном микроскопе
Амплитудно-частотные характеристики наномеханического резонатора в вакууме (а); при атмосферном давлении (b); при повторном измерении в вакууме (с); зависимость амплитуды колебаний НМО от напряжения на актюаторе (d)

Оборудование:   Двухлучевой электронный микроскоп  серии CrossBeam, сверхвысоковакуумный атомно-силовой микроскоп SPM Probe VT AFM XA 650, сканирующий оптический конфокальный лазерный микроскоп.

 

Тематическое направление деятельности: наноинженерия

Область исследования: Прецизионное измерение добавленной массы по сдвигу резонансной частоты наномеханического осциллятора  На примере SiO2 наносферы показано, что при использовании наномеханического осциллятора в виде углеродного вискера закрепленного на вершине острой W иглы, может быть достигнута чувствительность к добавленной массе ~ 10-16 г.  при точности измерения резонансной частоты ~ 50КГц 

Наномеханическая система «W игла – C нановискер – SiO2 сфера» Резонанс углеродного нановискера с добавленной массой Частота 2,58 МГц Оптическое изображение резонанса наномеханической системы при атмосферном давлении

Δm/m=2Δf/(f-Δf)

где Δm – масса SiO2 наносферы,

m – масса нановискера,

f – резонансная частота нановискера,

Δf – сдвиг резонансной частоты (1,1 МГц) после прикрепления SiO2 наносферы

Расчетная масса SiO2 наносферы на основании известных размеров и плотности     – 3,1 х 10-14 г

Измеренная масса SiO2 наносферы по сдвигу резонансной частоты нановискера   – 2,6 х 10-14 г

Оборудование:   Двухлучевой электронный микроскоп  серии CrossBeam, Сверхвысоковакуумный атомно-силовой микроскоп SPM Probe VT AFM XA 650, сканирующий оптический конфокальный лазерный микроскоп.

 

Тематическое направление деятельности: наноинженерия

Область исследования: Соединение полимерных материалов 

 

Существует разновидность способа получения неразъемного соединения полимерных материалов, которая по технологическим признакам напоминает склеивание, но отличается от него механизмом образования соединительного шва — это химическая сварка с помощью растворителей. Прочность такого сварного соединения достигается не только за счет действия межмолекулярных сил, но также за счет образования химических связей в зоне сварного шва. В отличие от спекания и склеивания в результате химической сварки наблюдается непрерывный структурный переход между соединяемыми материалами, то есть межфазная граница раздела практически исчезает.

Полидидиметилсилоксан – эластик P712 герметичное соединение и непрерывный структурный переход в зоне сварного шва

Полидидиметилсилоксан – эластик P712 негерметичное соединение и очевидный структурный переход в зоне сварного шва

 

Другой метод неразъемного герметичного соединения – обработка поверхностей кислородной плазмой, приводящая к образованию  групп ОН- . При этом граница раздела соединяемых поверхностей «размывается», причем чем менее выделяется граница раздела, тем более прочная связь образуется между соединяемыми элементами.

 

Полидидиметилсилоксан – полидиметилсилоксан
неразъемное негерметичное соединение 

Полидидиметилсилоксан – полидиметилсилоксан
неразъемное негерметичное соединение

Полидидиметилсилоксан – полидиметилсилоксан
неразъемное герметичное соединение

 

Оборудование:  Микроскоп для лабораторных исследований Axio Observer

 

Тематическое направление деятельности: нанобиотехнологии

Область исследования:. Изучение топологических и адгезивных свойств поверхности сердечного клапана с использованием специализированнх зондов на основе гидроксиапатита кальция.

В результате исследований выявлена структура и распределение высот объектов на поверхности сердечного клапана.  На основе данных по измерению кривых адгезии выявлено, что степень адгезии субэндотелиального слоя в отношении гидроксилапатита существенно (более чем в 14 раз) превышает адгезию эндотелия, что указывает на потенциальную возможность формирования первичного «ядра» солей кальция в межуточном веществе аортальных полулуний.

Изображение специализированого зонда с кластером гидроксиапатита кальция, закрёпленном с помощью адгезива на вершине стандартного зонда, полученное методом сканирующей электронной микроскопии Изображение поверхности сердечного клапана, полученное с помощью специализированого зонда с гидроксиапатита кальция. В результате исследований были изучены адгезивные свойства на аортальной и желудочковой поверхностях аортальных полулуний, а также в субэндотелиальной области клапана

Оборудование:   Сканирующий  электронный микроскоп  серии CrossBeam, атомно-силовой микроскоп

 

Тематическое направление деятельности: нанобиотехнологии

Область исследования: Исследования  биологических объектов   

Изучены основные топологические особенности и силы адгезии мембран изучаемых объектов к зондам. Визуализирован эффект выстраивания эритроцитов по периметру одиночного лейкоцита методом атомно-силовой микроскопии на воздухе.

Визуализация эффекта выстраивания эритроцитов по периметру одиночного лейкоцита методом атомно-силовой микроскопии на воздухе Изображения лейкоцитов крови с билирубином минимальной концентрации (механическая желтуха), полученные методом атомно-силовой микроскопии на воздухе Изображения скопления эритроцитов на поверхности подложки, полученные методом атомно-силовой микроскопии на воздухе

Оборудование:     атомно-силовой микроскоп  

 

 Основные публикации за 2016г.

1. Simulation of photovoltaic efficiency of a tandem solar cell on Si with GaN nanowires as an emitter layer Mukhin I S, Gudovskikh A S, Kudryashov D A, Mozharov A M, Bolshakov A D Journal of Physics:

ConferenceSeries,2016

2. Electron beam induced current microscopy investigation of GaN nanowire arrays grown on Si substrates Neplokh V, Ali A, Julien F H, Foldyna M, Mukhin I MATERIAL S SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING, 2016

3. 2D-patterning of self-assembled silver nanoisland films Chervinskii S, Reduto I, Kamenskii A, Mukhin I S, Lipovskii A A Faraday discussions, 2016

4. Effect of electron beam irradiation onthin metal films on glass surfaces in a submicrometer scale Komissarenko F E, Mukhin I S, Golubok A O, Nikonorov N V, Prosnikov M A JournalofMi cro/Nanolit hography, MEMS, and MOEMS, 2016

5. Q‐factor study of nanomechanical system “metal tip–carbon nanowhisker” at low and ambient pressure Lukashenko S Y, Mukhin I S, Veniaminov A V, Sapozhnikov I D, Golubok A O physica status solidi, 2016

6. Study of electrical properties of single GaN nanowires grown by molecular beam epitaxy F E Komissarenko, A AVasiliev, I S Mukhin, A M Mozharov, G E Cirlin Journal of Physics: Conference Series, 2016

7. Synthesis of GaN nanowires on Si (111) substrates by molecular beam epitaxy 10.1088 A D Bolshakov, G A Sapunov, I V Shtrom, G E Cirlin, I S Mukhin Journal of Physics: Conference Series, 2016

8. Study of electrical properties of single GaN NWs grown by MOCVD with a Ti mask  A A Vasiliev, A M Mozharov, M M Rozhavskaya, I S Mukhin Journal of Physics: Conference Series, 2016

9. Численное моделирование характеристик солнечных элементов на основе GaPNAs/Siгетерост руктур и GaN нитевидных нанокристаллов А М Можаров, Д А Кудряшов, А Д Большаков, Г Э Цырлин, И С Мухин ФТП, 2016

10. Формирование наноостровков золота при электронном облучении тонкой пленки золота на стекле Ф Э Комиссаренко, М В Жуков, И С Мухин, А О Голубок, А И Сидоров Письма ЖТФ, 2016

11. Применение фоторезиста SU – 8 при изготовлении микрофлюидных чипов (устройств) для исследований единичных живых клеток invitro А С Букатин, И С Мухин, А А Евстрапов, М В Дубина, Е И Малышев ЖТФ, 2016

12. Солнечная фотовольтаика: современное состояние и тенденции В А Миличко, А С Шалин, И С Мухин, П А Белов, А Э Ковров УФН, 2016

13. Transition from two-dimensional photonic crystals to dielectric metasurfaces in the optical diffraction with a fine structure Rybin M V, Samusev K B,

Lukashenko S Y, Kivshar Y S, Limonov M F Scientific Reports , 2016

14. Microwave platform as a valuable tool for characterization of nanophotonic devices Shishkin I, Baranov D, Lukashenko S, Belov P, Slobozhanyuk A Scientific

Reports ,2016

15. Precise mass detector based on carbon nanooscillator Lukashenko S Y, Komissarenko F E, Sapozhnikov I D, Mukhin I S, Golubok A O AIP Conference Proceedings, 2016

16. Investigation of nanomechanical oscillators based on amorphous carbon whiskers in vacuum and at atmospheric pressure 10.1088 S Lukashenko, F Komissarenko, I Mukhin, V Lysak, A Golubok Journal of Physics: Conference Series, 2016

17. Precise mass detector based on “W needle – C nanowire” nanomechanical system 10.1088 S Lukashenko, F Komissarenko, I Mukhin, V Lysak, A Golubok

Journal of Physics: Conference Series , 2016

18. Optical diffraction by two-dimensional photonic structures with hexagonal symmetry Samusev K B, Rybin M V, Lukashenko S Y, Belov P A, Limonov M F

Physics of the solid state , 2016

19. Optical Laue Diffraction on Photonic Structures Designed by Laser Lithography Lukashenko S Y, Samusev K B, Rybin M V, Limonov M F Optics and

spectroscopy , 2016

20. High-precision investigation of nanorod and nanosphere topological structures for nanoelectronic issues by means of atomic-force microscopy

M V Zhukov, V V Lysak, I S Mukhin, A O Golubok Journal of Physics: Conference Series, 2016

21.Specialized probes based on hydroxyapatite calcium for heart tissues research by atomic force microscopy Mikhail Zhukov, Nikolai Gulyaev, Alexander

Golubok AIP Conference Proceedings, 2016

22. Influence of condensation enhancement effect in nanocapillaries on AFM image contrast of hydrophilic surface Mukhin I S, Zhukov M V, Mozharov A M, Golubok A O Ultramicros copy, 2016

23. Фотодеградация полимера, инициированная наночастицами ZnO И Ю Денисюк, С А Позднякова, И Г Корякина, М В Успенская, К В Волкова

ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ, 2016

24. Luminescence of silver clusters in ion-exchanged cerium-doped photo-thermo-refractive glasses Sgibnev Y M, Nikonorov N V, Ignatiev A I Journal of

Luminescence, 2016

25. Inorganic Phosphorsin Lead-Silicate Glass for White LEDs Nikonorov N V, Kolobkova E V, Aseev V A, Bibik A Y, Nekrasova Y A OPTICS AND SPECTROSCOPY, 2016

26.Ligand-Dependent Morphology and Optical Properties of Lead Sulfide Quantum Dot Superlattices Alexander V Baranov, Anatoly V Fedorov, Peter S Parfenov, Aleksandr P Litvin, Elena V Ushakova The Journal of Physical Chemistry C, 2016

27. Optical properties of ordered superstructures formed from cadmium and lead chalcogenide colloidal nanocrystals Alexander V Baranov, Anatoly V Fedorov, Peter S Parfenov, Sergei A Cherevkov, Elena V Ushakova The Optical Society, 2016

28. Field-Induced Broadening of Electroabsorption Spectra of Semiconductor Nanorods and Nanoplatelets Nikita V Tepliakov, Irina O Ponomareva, Alexander V Baranov, Anatoly V Fedorov, Ivan D Rukhlenko The Journal of Physical Chemistry, 2016

 

 Образовательная деятельность ЦКП-НТ

Оборудование ЦКП используется при чтении следующих курсов и проведении лабораторных работ:

«Оптическое материаловедение»
«Введение в бионанотехнологии»
«Методы исследования оптических материалов»
«Физические основы нанотехнологий»
«Физическая химия стекла»
«Наноматериалы и нанотехнологии»
«Сканирующая зондовая микроскопия, спектроскопия и литография»
«Технологии спектрального мультиплексирования»
«Современные методы исследования материалов»
«Физическая химия стекла»
«Функциональные наноматериалы»
«Введение в бионанотехнологии»
«Микро- и наносенсорика»
«Микро- и наносенсорика в биотехнологиях»
«Методы и приборы микро- и нанотехнологий»
«Методы получения наноструктурированных материалов»
«Функциональные наноматериалы»
«Оптическое материаловедение: технологии кристаллов»
«Техническое регулирование в наноиндустрии»

 

Учебно-исследовательская работа студентов и магистрантов:

С использованием оборудования центра в 2016 г:   выполнено 34 бакалаврских и магистерских работы, опубликовано 26 статей в    зарубежных и 19 статей в Российских журналах,  сделано 11 докладов на международных конференциях.

В 2016г.  4 кандидатские диссертаций:

  • «Оптические свойства композитов на основе нематических жидких кристаллов с квантовыми точками CdSe/ZnS»;
  • «Исследование оптических свойств полупроводниковых квантовых точек в ближнем поле плазмонных наночастиц»;
  • «Модификация приповерхностных слоев метал-содержащих силикатных стекол электронным облучением для создания элементов фотоники и плазмоники»; «Спектрально-люминесцентные свойства фосфатных, боратных и силикатных стекол, активированных нанокристаллами и молекулярными кластерами хлорида меди»;

 

       Исполнительный директор ЦКП-НТ                          А.О.Голубок

1. Приказ о создании центра коллективного пользования по направлению "Нанотехнологии" № 493-од от 29.12.2007

2. Регламент работы ЦКП-НТ

3. Правила конкурсного отбора заявок третьих лиц на выполнение центром работ и (или) оказания услуг

4. Договор на оказание услуг

5. Заявка на проведение работ в ЦКП-НТ