Актуальность проекта

Развитие принципиально новых технологий и материалов существенно сдерживается тем фактом, что большинство имеющихся в настоящее время методик исследует статические свойства материалов. Измерения проводятся в течение секунд, минут и даже часов, поэтому получаемые данные являются усредненными показателями, не позволяющими оценить динамику процессов. В то время как перенос заряда с атома на атом, образование химической связи, фотовозбуждение атомов и наночастиц происходят в диапазоне миллионных, миллиардных и более высоких степеней долей секунды. Поэтому открываемые новым поколением уникальных научных установок – лазерами на свободных электронах – возможности проведения исследований в фемтосекундном диапазоне разрешения по времени, несомненно, приведут исследователей к пониманию новых фундаментальных закономерностей динамики атомной и электронной структур материалов. Это откроет пути для создания принципиально новых технологий и материалов с уникальными свойствами, таких как молекулярные переключатели.

 Цель проекта

Целью проекта является разработка и внедрение новой уникальной методики - рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с высоким временным разрешением в рамках создания научно-технического задела с применением Европейского лазера на свободных электронах (проект XFEL) в рамках сотрудничества с научно-исследовательскими организациями и университетами Федеративной Республики Германия и российско-германского Института Иоффе-Рентгена. С помощью этой методики и серии дополнительных будут проведены исследования перспективных фотохромных систем.

 Работы, выполненные на первом, подготовительном, этапе проекта:

1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающий тематику синтеза и исследования с временным разрешением металлокомплексов, обладающих потенциальным фотоиндуцируемым изменением магнитных свойств и фотохромных систем на примере спиропиранов. Согласно техническому заданию обзор содержит более 150 научно-информационных источников за период 2009-2013 гг. Проведены патентные исследования в соответствии с требованиями ГОСТ Р 15.011-96. Объект исследования: «Бистабильные органические спиросоединения – потенциальная основа материалов для фотоники и спинтроники». Патентный поиск позволил выявить коммерческую значимость проводимых исследований на последующих этапах проекта.

 2. Проведена закупка специализированного компьютера для теоретических расчётов (на основе вычислительных узлов Сервер CityLine Swift LR4300 Core i7-4820K/32Gb/SSD240Gb/DVDRW/600WPSU) и программное обеспечение (ADF-2015 для проведения многомасштабного компьютерного моделирования ab-initio и полуэмпирическими методами квантовой химии)

 3. Отработана методика синтеза металлокомплексов, обладающих потенциальным фотоиндуцируемым изменением магнитных свойств и фотохромных систем на примере спиропиранов. Это перспективные материалы для оптической записи информации и регулирования световых потоков. Контроль химических реакций осуществлялся методом спектроскопии ядерного магнитного резонанса.

 Назначение и область применения результатов проекта

Разработанная методика (на основе установленных новых фундаментальных закономерностей поведения атомной и электронной структур материалов с фемтосекундным временным разрешением) позволит целенаправленно разрабатывать принципиально новые материалы для высокотехнологичного сектора российской экономики, включая такие области как нанотехнологии, квантовые вычисления, спинтроника, материалы для био-медицинских применений, фотовольтаика, фотокатализаторы, графеновая электроника, высокотемпературные сверхпроводники. Кроме того будет исследовано поведение материалов при экстремальных воздействиях.

 Эффекты от внедрения результатов проекта

Потребителями результатов будут научно-исследовательские организации и предприятия высокотехнологичного сектора российской экономики которые целенаправленно занимаются разработкой и производством принципиально новых материалов для такие областей как нанотехнологии, элементная база для квантовых вычислений, спинтроника, материалы для био-медицинских применений, материалы и устройства фотовольтаики, разработка фотокатализаторов, элементов графеновой электроники, высокотемпературных сверхпроводников.

 Полученные результаты на этапе 1 удовлетворяют требованиям технического задания и соответствуют мировому уровню. Анализ публикационной активности по теме исследования, проведённых в ходе обзора литературы и патентного поиска показывают перспективность дальнейшего продолжения работ по проекту. Закупка мощного суперкомпьютера и современного программного обеспечения позволят на передовом мировом уровне продолжать выполнение теоретических исследований по проекту.

 Уникальный идентификатор проекта– RFMEFI58714X0002