Научно-образовательный центр «Нанотехнология»
(сокращенное название «НОЦ Нано»)
1. Название центра
В соответствии с Приказом ректора от 20.07.2009 №472 на базе Центре коллективного пользования «Наукоемкие технологии» Курского государственного технического университета (сокращенное наименование - ЦКПНТ) организован Научно-образовательный центр «Нанотехнология» (сокращенное название «НОЦ Нано»)
2. Цель и задачи создания центра
Целью «НОЦ Нано» является организация и проведение научной и образовательной деятельности направленной на подготовку по всем траекториям кадрового сопровождения нацеленного на практическую реализацию перспективных научных разработок в области наукоемких технологий и нанотехнологий, повышение инновационного потенциала КурскГТУ, других ВУЗов, НИИ РАН и отраслевых НИИ, предприятий и организаций, всех хозяйствующих субъектов Черноземного региона. Основными задачами «НОЦ Нано» являются:
- подготовка инженерных кадров по направлению 210600 –Нанотехнологии, высококвалифицированных специалистов и научно-педагогических кадров в области наукоемких технологий, прикладного материаловедения, включая нанотехнологии и наноматериалы, путем обучения в докторантуре и аспирантуре, прохождения стажировок и курсов повышения квалификации для молодых ученых КурскГТУ, других ВУЗов, НИИ РАН и отраслевых НИИ Черноземного региона по всем направлениям деятельности;
- разработка и совершенствование методик обучения, проведения научных исследований, ориентируемых на их применение в учебном процессе на основе использования современного наукоемкого аналитического и технологического инструментария и оборудования;
- формирование условий для тесного сотрудничества, обменов опытом и обсуждений результатов работ с ведущими отечественными и зарубежными НИИ и другими заинтересованными организациями.
3. Руководитель центра
|
|
|
|
Кузьменко Александр Павлович,
д.ф.-м.н., профессор, почетный работник высшей школы, директор Центра коллективного пользования «Наукоемкие технологии» Курск ГТУ.
тел. +7-910-314-29-01
e-mail: apk3527@mail.ru
|
|
4. Профессорско-преподавательский состав и научные школы (фото)
|
|
Миргород Юрий Александрович, д. х. н., соросовский профессор, заместитель директора Центра коллективного пользования «Наукоемкие технологии» Курск ГТУ
тел. +7-919-176-80-54
e-mail: yu_mirgorod@mail.ru
|
|
|
Абакумов Павел Владимирович, аспирант, инженер центра коллективного пользования «Наукоемкие технологи»
тел. +7-950-870-06-01
e-mail: AbakumovPavel@rambler.ru
|
|
|
Тимаков Дмитрий Игоревич,
аспирант, инженер центра коллективного пользования «Наукоемкие технологии»
тел. +7-950-879-21-78
e-mail: dairok@rambler.ru
|
5. Структура центра
6. Контактная информация
305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94, Курский государственный технический университет, Центр коллективного пользования «Наукоемкие технологии», главный корпус, ауд. 213.
Web – сайт: http://www.nano.kursk.ru
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
7. Направления подготовки специалистов, реализуемые в НОЦ-Нано
Научно-образовательный центр «Нанотехнология» (НОЦ Нано) с 2009 года начал подготовку направлению 210600.62 – «Нанотехнология».
Степень (квалификация) выпускника – бакалавр техники и технологии по направлению "Нанотехнология" присваивается при нормативном сроке очной формы обучения 4 года.
Степень бакалавра по направлению 210600 – Нанотехнология предусматривает продолжение образования:
· в магистратуре по направлениям:
554500 – Нанотехнология
550700 – Электроника и микроэлектроника
553100 – Техническая физика
· освоению в сокращенные сроки образовательных программ по направлению подготовки дипломированных специалистов 658300 – Нанотехнология.
8. Конкурентные преимущества подготавливаемых специалистов
Квалификационная характеристика выпускника – бакалавр по направлению подготовки "Нанотехнология" позволяет занимать следующие должности: инженер, инженер-электроник, инженер-технолог, инженер-лаборант.
Область профессиональной деятельности выпускника направлена на создание, исследование, моделирование наноматериалов и компонентов, эксплуатацию наносистемной техники, применение процессов и оборудования нанотехнологии и нанодиагностики
9. Ключевые отраслевые проблемы, к решению которых подготовлены выпускники
Профессионально бакалавр по направлению подготовки "Нанотехнология" способен решать задачи в таких видах деятельности:
· экспериментально-исследовательской;
· производственно-технологической;
· эксплуатации и сервисном обслуживании;
· организационно-управленческой.
10. Основные и специальные изучаемые дисциплины
В соответствии с Учебным планом, составленным по требованиям Государственного стандарта, для данного направления подготовки предусматриваются следующие обобщенные объемы учебной нагрузки по циклам:
· ГСЭ – 1802 часа;
· ЕН – 2720 часа;
· ОПД – 1670 часов;
· СД – 702 часа;
· ФТД – 450 часов
В соответствии с учебным планом подготовка по специальным дисциплинам будет организована по направлениям, предусматривающим в перспективе подготовку магистров и дипломированных специалистов со следующим закреплением по кафедрам111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
|
СД.00
|
Специальные дисциплины
|
|
СД. 01
|
Физикохимия наночастиц и наноматериалов (Э6, 100, 210)
|
|
СД. 02
|
Процессы на поверхности раздела фаз (Э6, 100, 210)
|
|
СД. 03
|
Процессы получения наночастиц и наноматериалов, нанотехнологии (Э8, З7, К8, 150, 120, 101)
|
|
СД. 04
|
Методы и приборы для изучения, анализа и диагностики, наночастиц и наноматериалов (Э8, З7, К8, 150, 120, 101)
|
|
СД.05
|
Компьютерное моделирование процессов нанотехнологий (Э7, 100, 202)
|
|
ДС.00
|
Дисциплины специализаций по выбору
|
|
ДС. 01
|
Химия наноструктурированных веществ (Э7, З8, К8, 102, 110,101)
|
|
ДС.02
|
Электрофизические методы наноструктурированных материалов (Э7, З8, К8, 102, 110,101)
|
|
ДС.03
|
Спиновая электроника (Э7, З8, К8, 102, 110,101)
|
|
ДС.04
|
Биомедицинские нанотехнологии(Э7, З8, К8, 102, 110,101)
|
|
ДС.05
|
Наноструктурирование и формирование наночастиц и наноматериалов в поле концентрированных пучков (Э7, З8, К8, 102, 110,101)
|
|
ДС.06
|
Мультиферроики (Э7, З8, К8, 102, 110,101)
|
|
ДС.07
|
Наноразмерные магнитоэлектроупорядоченные среды (Э7, З8, К8, 102, 110,101) (Э7, З8, К8, 102, 110,101)
|
11. Организация подготовки
Для организации и проведения занятий по специальным дисциплинам, включая дисциплины по выбору, предполагается использовать имеющееся оборудование (рентгеновские установки, электронные микроскопы, технологическое наукоемкое оборудование, в частности, лазерные технологические комплексы и другое оборудование) на ряде промышленных предприятий.
Занятия по курсам специальных дисциплин (через 2-3 года) будут организованы на уже имеющемся и вновь приобретаемом оборудовании центра коллективного пользования «Наукоемкие технологии». Имеющееся уникальное диагностическое оборудование обеспечивает изучение структуры и химического состава наномасштабных объектов с максимально возможным пространственным разрешением (вплоть до 0.1 нм). На имевшемся оборудовании в ЦКПНТ уже можно поставить:
атомно-силовой микроскоп АИСТ-НТ SMART SPM не менее 10 лабораторных работ;
на интегрированном с АСМ микроспектрометре может быть поставлены также не менее 10 лабораторных работ.
НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
ЦКПНТ – НОЦ Нано в научной деятельности выполняет следующие основные функции:
Выполняет научно-исследовательские работы и опытно-конструкторские разработки в области нанотехнологий и наноматериаловедения, на нано-, микро- и ультрадисперсном уровнях методами атомно-силовой, оптической, люминесцентной, электронной просвечивающей и сканирующей микроскопии с компьютерными обработкой изображений и физическим моделированием, направленным на установление закономерностей и взаимосвязей элементного состава, структуры и функциональных свойств вновь создаваемых наукоемкими технологиями материалов.
Организует и обеспечивает исследования и отработку технологий получения новых наноструктурированных материалов, инновационную деятельность, внедрение путем изготовления опытных партий отдельных видов изделий и материалов с заданными эксплуатационными и функциональными параметрами по заказам заинтересованных организаций и других хозяйствующих субъектов.
Расширяет возможности приборной базы, ее доступность сотрудникам КурскГТУ, ВУЗов, научно-исследовательских и других организаций Черноземного региона, организует единую службу сервиса и ремонта имеющегося аналитического и технологического оборудования.
Концентрирует интеллектуальный и инструментальный потенциал высшей школы, других научных организаций с целью более эффективного решения задач как образовательного, так научного и научно-технического характера. Привлекает высококвалифицированные инженерно-технические, научные и научно-педагогические кадры к разработке и максимально широкому применению новых методов исследований и технологий при выполнении совместных научных и научно-технических проектов, создает условия для практической интеграции вузов, организаций РАН и заинтересованных научных и иных организаций.
Консолидирует финансовые возможности организаций заинтересованных в результативной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работе на приобретение оборудования и необходимых материалов с расширенными функциональными и аппаратными возможностями.
12. Направления научно-исследовательской работы
1. Синтез и применение поверхностно-активных веществ
2. Фазовые переходы жидкость-жидкость в водных растворах дифильных молекул и углеводородов
3. Мицеллярные механизмы синтеза и свойства наноматериалов
4. Быстропротекающие процессы в спиновых, атомных, молекулярных системах
5. Процессы наноструктурирования при высоконцентрированном воздействии
6. Наномасштабные исследования механизмов и процессов самоорганизации
7. Механизмы наноструктурирования
8. Явления агломерации, абляции нанообъектов при лазерном воздействии
9. Технологии синтеза наноматериалов и формирования наноструктурированных поверхностей
10. Наномасштабные процессы при воздействии магнитных и электрических полей, упругих напряжений и изменениях температуры
13. Основные научные результаты работы центра (фото)
Разработка и внедрение гидрофобных нанопокрытий на контактных соединениях
РЕШАЕМАЯ ПРОБЛЕМА
По действующим нормативам (Минпромэнерго России №267 от 4 октября 2005г.) величина технологических потерь при передаче электрической энергии по сетям, даже с учетом организационно-технических мероприятий может быть снижена не менее, чем до 4 – 5 %. В тоже время потери электроэнергии, обусловленные утечками в открытых контактных соединениях (на подстанциях и в линиях электропередач) до настоящего времени никак не устраняются. В период выпадения осадков в виде дождя и мокрого снега на проводах, а в периоды резких перепадов температур в межсезонье на подстанциях такие потери существенно возрастают.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Нанесение защитных нанопокрытий из диоксида кремния на стекло обеспечивает его защиту от естественных загрязнений, что уже активно используется при изготовлении витринного и высотного остекления зданий. Эффект вызывается гидрофобными свойствами таких покрытий, что обусловлено их высокой поверхностной энергией. Следует ожидать, что подобные явления могут возникать и при нанесении специально разработанных нанопокрытий на металлические и керамические контакты, используемые в электроснабжающих организациях. Не исключено, что для повышения эффективности защитного действия таких покрытий потребуется последовательное формирование, как гидрофильных поверхностных слоев с повышенной адгезией, так и гидрофобных для защиты от воздействий окружающей среды. Для нанесения таких мицеллоподобных слоев в настоящее время разработаны целый ряд методов, примеру, может применяться технология покрытий на основе метода Лэнгмюра – Блоджетт.
ПРЕИМУЩЕСТВО ПЕРЕД АНАЛОГАМИ
Создание на электроконтактирующих поверхностях наноструктурированных покрытий, с одной стороны, позволит снизить энергопотери, а, с другой стороны, их высокая поверхностная энергия обеспечит их незагрязняемость, то есть будет исключено обслуживание в процессе эксплуатации. Достижение экономического эффекта возможно в течение года с учетом объемов передачи электроэнергии в области.
Метод Лэнгмюра – Блоджетт
04.02.10 15:55
Способ получения нанокатализатора.
Разработка относится к способам получения катализатора дожигания топлива в промышленности и автомобилях. Он включает получение прекурсоров из ионов платиновых металлов и катионных ПАВ экстракцией, флотоэкстракцией из отходов с последующим восстановлением в прямых и обратных мицеллах до наночастиц. Разрушение дисперсии обратных мицелл центрифугированием для отделения наночастиц платиновых металлов с ПАВ в водном растворе. Доведение рН раствора до 9-11, приготовление водной пасты g-Al2O3 с рН=9-11. После водный раствор наночастиц платиновых металлов и ПАВ добавляют к пасте g-Al2O3 и перемешивают до образования однородной массы, затем суспензию наночастиц и g-Al2O3 сушат на воздухе или под вакуумом и обжигают при 500-5500С. Полное дожигание топлива в автомобилях достигается при 160-180 0С. Вытеснение нефти растворами поверхностно-активных веществ
Наночастицы платина/гадолиний. Изображение сканирующего электронного микроскопа
Разработка и внедрение в производство выключателей с наноструктурированными поверхностями контактных пар
РЕШАЕМАЯ ПРОБЛЕМА
Автоматические выключатели на токи всех амплитуд, изготавливаемые ОАО "Электроаппарат", содержат металлические контактные пары. При коммутации в таких контактах неизбежно возникают экстратоки, которые сопровождаются искровыми явлениями. В процессе эксплуатации таких выключателей имеет место нарастание потерь электроэнергии, что обусловлено электрической эрозией контактных пар и увеличением электрического сопротивления. Это требует применения устройств искрогашения, что усложняет конструкцию выключателей, но радикально не решает проблем снижения потерь электроэнергии и сохранения их работоспособности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Как показали исследования, выполненные в ЦКПНТ при КурскГТУ, совместно с Институтом материаловедения ДВО РАН, даже в низковольтных (с напряжением не более 60 В) контактных парах из меди с плоской (катод) и заостренной конфигурацией (анод) при электрических разрядах на поверхности катода формируются упорядоченные скопления нанокластеров (см. рис.). Известно, что при самоорганизации создаются условия для наиболее эффективного перехода любой системы (в нашем случае из контактных пар) в состояние с меньшей энергией (соединение контактов). Предлагается использовать в выключателях всех уровней специально наноструктурированные металлические контакты, что позволит исключить их искрение и электрическую эрозию, и как следствие сократить потери электрической энергии.
ПРЕИМУЩЕСТВО ПЕРЕД АНАЛОГАМИ
В выключателях с наноструктурированными металлическими контактными парами будет достигнуто упрощение конструкции за счет исключения устройств искрогашения. Отсутствие искр в процессе соединения контактов исключит их эрозию, то есть повысит надежность и сроки эксплуатации выключателе. За счет развитой наноструктурированной поверхности контактов, с одной стороны, будет достигнуто снижение энергопотерь, а, с другой стороны, высокая поверхностная энергия контактов обеспечит их незагрязняемость, то есть наноструткурированные контактные пары не будут требовать обслуживания в процессе эксплуатации. Производство выключателей, обладающих указанными характеристиками, позволит повысить их конкурентоспособность и вполне может быть отнесено к инновационному.
Размеры нанокластеров в упорядоченном скоплении (слева) 540 нм. Нанокластеры состоят из наночастиц, размерами 30 нм.
Спиновая электроника
1. Название разработки
Исследование, разработка и создание элементов и устройств спиновой электроники, основанных на вновь открытом явлении упруго-индуцированной спиновой переиориентации.
2. Научный руководитель
Кузьменко Александр Павлович, д.ф.-м.н., профессор, директор центра коллективного пользования «Наукоемкие технологии» Курск ГТУ.
3. Назначение
Создание элементов и устройств спиновой электроники, отличающихся рекордно высоким быстродействием (не более нескольких десятков фемтосекунд), низким уровнем энергопотребления (не более 0.5 Э), и надежностью работы и расширенным рабочим диапазоном температур (от сверхнизких гелиевых 2.9 К и до 400 К).
4. Краткое описание
Для реализации вновь обнаруженного эффекта упруго-индуцированного перемагничивания в монокристаллической пластинке, к примеру, ортоферрита, бората железа или другого слабого ферромагнетика создается устойчивая двухдоменная структура с прямолинейной одиночной доменной границей. Движение доменной границы вызывается импульсным магнитным полем создаваемым током в многочисленных парах тонкопленочных катушек типа Гельмгольца, созданных фотолитографическим методом с минимальным диаметром, на плоскостях образца. В импульсных магнитных полях доменная граница движется со скоростями близкими к звуковым скоростям. Дополнительное постоянное механическое давление величиной порядка нескольких ГПа, позволяющее существенно снизить энергопотребление, либо преодоления доменной границей звукового барьера, либо совокупность указанных воздействий на пластинку слабого ферромагнетика вызывают упруго индуцированный механизм перемагничивания (спин-переориентационный переход). При этом реализуется аномально высокая скорость распространения с магнитооптическим контрастом не хуже 50 %. Именно это позволяет получить уменьшение вплоть до десятков фемтосекунд скорости переключения. Схема одной из практических реализаций, на которую получен Патент РФ, представлена на рисунке.
Кубический диоксид циркония
Новый способ стабилизации кубического упорядочения диоксида циркония на поверхностях монокристаллического кремния.
2. Научный руководитель
Кузьменко Александр Павлович, д.ф.-м.н., профессор, директор центра коллективного пользования «Наукоемкие технологии» Курск ГТУ.
3. Назначение
Создание окисных с кубическим упорядочением наноструктурированных покрытий из тугоплавкого окисла диоксида циркония на полупроводниковых материалах с целью расширения диапазона эксплуатационных характеристик по температуре (вплоть до температуры в несколько сот градусов) и увеличения за счет этого плотности полупроводниковых элементов.
4. Краткое описание
При импульсном и импульсно-периодическом лазерном воздействии на диоксид циркония, методом лазерной абляции созданы тонкие покрытия на монокристаллическом и оксидированном кремнии, которые по данным рентгеноструктурного и электронно-микроскопического анализов (покрытия поверхности поваренной соли, полученные при аналогичных условиях) имеют преимущественно (до 90%) кубическое упорядочение. Результаты атомно-силовой микроскопии покрытий из аблированного диоксида циркония позволили выявить нанокластерное упорядочение с размерами до нескольких сотен нм. Опытные данные подтверждены расчетами, выполненными из первых принципов на основе методов функционала электронной плотности в приближении обобщенных градиентов и неэмпирических псевдопотенциалов. Установлено, что при лазерной абляции диоксида циркония на полупроводниковых поверхностях действует механизм термоупругой стабилизации.
5. Преимущества перед известными аналогами
Для стабилизации высокотемпературной кубической фазы диоксида циркония в настоящее время используют (частично или полностью) введение добавок в виде Mg, Ca, Y и т.д. Однако такая стабилизация сопровождается появлением в диоксиде циркония большого количества кислородных вакансий, что ведет к резкому увеличению его ионной электропроводности. Одним из путей к созданию стабильной диэлектрической керамики на основе именно высокотемпературных фаз диоксида циркония является ее формирование из наночастиц. Диоксид циркония является диэлектриком, что исключает использование многих электрофизических методов его разогрева. Для синтеза нанокристаллических циркониевых порошков разработано и применяется достаточно много технологических способов: осаждение из жидкой фазы, высокотемпературная обработка, включая самораспространяющийся высокотемпературный синтез, конденсация из газовой фазы и т.д. Традиционно используемые источники энергии не обеспечивают достаточной интенсивности воздействия необходимого для формообразования нанокристаллических структур из циркония. Оптические особенности цирконий содержащих соединений (коэффициенты поглощения, отражения) делают лазерное излучение наиболее подходящим источником для их нагрева до высоких температур, характерных кубическому упорядочению. Получение квазистабильных кубических структур без введения стабилизирующих процесс структурообразования добавок представляет несомненный практический интерес.
6. Область практического применения
Нанесение на кремний наноструктурированных покрытий из тугоплавкого окисла типа диоксид циркония со стабилизированным кубическим упорядочением открывает перспективы разработки новых полупроводниковых элементов (транзисторов, диодов и др.), обладающих повышенными эксплуатационными и функциональными свойствами, что позволит разрабатывать электронную технику новых поколений для разных отраслей экономики.
7. Экономический эффект
Применение технологии лазерной абляции тугоплавкого окисла диоксида циркония на полупроводниковых материалах в промышленных масштабах позволит существенно повысить эксплуатационные и функциональные характеристики создаваемой элементной базы. Для реализации требуется приобретение комплекса технологического и диагностического оборудования, стоимость которого может составить до 4 млн. руб. Масштабы использования элементов новых поколений, в силу всеобъемлющего распространения электронной техники, позволяют ожидать незначительного по продолжительности цикла возврата инвестиций.
ПРЕИМУЩЕСТВО ПЕРЕД АНАЛОГАМИ
• в отличие от применяемых технологий кубическое упорядочение диоксида циркония достигается без применения редкоземельных добавок;
• технология отличается низкой энергоемкостью (мощность, потребляемая не более 2 кВт) и высокой эффективностью;
• получаемые металлокерамические покрытия обладают высокой адгезией с основой;
• достигнуто кубическое упорядочение диоксида циркония на поверхности монокристаллического кремния, что перспективно для разработки новых элементов для микроэлектроники с повышенными эксплуатационными характеристиками;
• технология отвечает самым высоким требованиям по экологической безопасности.
Кубически упорядоченные нанокластеры из ZrO2 на монокристаллическом кремнии
Многофункциональная наноэлектроника
1. Название разработки
Многофункциональная энергонезависимая наноэлементная база, создаваемая твердофазным растворением меди в наноструктурированном графите
2. Научный руководитель
Кузьменко Александр Павлович, д.ф.-м.н., профессор, директор центра коллективного пользования «Наукоемкие технологии» Курск ГТУ.
3. Назначение
Формирование полупроводниковоподобных структур обладающих повышенной шириной запрещенной зоны, определяемой степенью насыщения медью наноструктурированной матрицы, которая достигает практически значимой величины – до двух электрон-вольт. Диффундирующие атомы меди формируют металлические кластеры, образуя в контакте с полупроводниковыми медь-углеродными наноразмерными кластерами барьеры Шоттки. Насыщенные электронами области наноструктурной углеродной матрицы служат встроенными источниками электрической энергии типа гальванических элементов, что, в совокупности с наноразмерными кластерами барьеров Шоттки, позволяет такие системы считать базой для формирования энергонезависимых полупроводниковых элементов и устройств.
4. Краткое описание
Как предварительно показано, при обычных условиях атомы меди спонтанно диффундируют в наноструктурированный графеноподобный углерод, из которого формируется электрохимическим методом высокоанизотропная матрица. В процессе диффузии атомы меди, являясь источниками избыточных электронов, насыщают граничные атомы углерода наноструктурированной матрицы, образуя с ними ковалентные связи. Возникающие при этом полупроводниковоподобные структуры обладают шириной запрещенной зоны, определяемой степенью насыщения медью наноструктурированной матрицы, которая достигает практически значимой величины – до двух электрон-вольт. Часть диффундирующих атомов меди формирует металлические кластеры, и в контакте с полупроводниковыми медь-углеродными областями может образовывать барьеры Шоттки. Насыщенные электронами области наноструктурной углеродной матрицы способны служить встроенными источниками электрической энергии типа гальванических элементов. Таким образом, на основе медь-углеродных наноструктурных систем возможно также создание энергонезависимых полупроводниковых устройств, к примеру, фотоэлектронных.
5. Преимущества перед известными аналогами
Практически предлагаемый источник электрической энергии:
• в отличие от традиционных источников при работе в режиме короткого замыкания не изменяет своих параметров и не разрушается;
• обладает емкостью, которая определяется только временем сохранности исходных материалов;
• имеет высокое внутреннее сопротивление, что позволяет включать его в цепи с большой нагрузкой;
• при эксплуатации не требует обслуживания, что оптимально соответствует работе автономного источника электрической энергии;
• отвечает самым высоким требованиям по экологической безопасности.
6. Область практического применения
Предлагаемый модулятор может использоваться в организациях, занимающихся разработкой элементной базы новых поколений, в частности, на предприятиях занятых производством изделий электронной техники, которая должна действовать длительное время в условиях с агрессивных сред и при больших перепадах температур (от сверхнизких и до нескольких сот градусов по Цельсию).
7. Экономический эффект
В настоящее время по результатам проведенных исследований подана заявка на патент РФ, имеется целый ряд научных публикаций в зарубежных и отечественных журналах, создан экспериментальный макет гальванического источника, основанного на вновь открытом явлении твердофазного растворения меди в наноструктурированном графите. Показано, что в процессе твердофазного растворения, действительно, формируются полупроводниковые области с практически значимой шириной запрещенной зоны, в виде барьера Шоттки. Расходная часть работ ─ приобретение радиоэлектронного оборудования и комплектующих для изготовления реально действующих элементов и устройств, исследований и НИОКР требуется порядка 8.0 млн. руб. Доходная часть ─ складывающиеся тенденции в развитии электронной техники, действующей длительное время в автономных режимах расширение температурного диапазона работы элементов и устройств вплоть до сверхнизких температур, делает все более безальтернативным применение устройств подобного рода. Стоимость изделий, созданных на основе разрабатываемой многофункциональной энергонезависимой наноэлементной базы может варьироваться от 1 до 10 тыс. руб. за единицы, что указывает на достаточно короткий срок реинновации и высокую величину добавленной стоимости.
Опытный образец источника электрической энергии на основе твердофазного растворения переходных металлов в наноструктурированном графите
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Возникновение потенциала объясняется твердофазным механизмом растворения меди в графите, которое обусловливает рост разности потенциалов между медью и поверхностью графита. Процесс продолжается до полного растворения меди в графите, то есть пока не сформируется сплошной слой меди на поверхности графита, что может составлять от нескольких месяцев, до нескольких лет в зависимости от толщины слоя графита на меди.
ПРЕИМУЩЕСТВО ПЕРЕД АНАЛОГАМИ
• в отличие от традиционных источников при работе в режиме короткого замыкания не изменяет своих параметров и не разрушается;
• обладает емкостью, которая определяется только временем сохранности исходных материалов;
• имеет высокое внутреннее сопротивление, что позволяет включать его в цепи с большой нагрузкой;
• при эксплуатации не требует обслуживания, что оптимально соответствует работе автономного источника электрической энергии;
• отвечает самым высоким требованиям по экологической безопасности
Исходные наноструктурированные графитовые покрытия на меди и муаровое размытие за счет растворения меди
Фотография источника графитовое покрытие на меди
Извлечение ультрадисперсного и коллоидно-ионного золота из минерального сырья и техногенных продуктов
РЕШАЕМАЯ ПРОБЛЕМА
Существующие технологии, включая амальгамирование, цианирование, флотацию не позволяют извлекать ультрадисперсное золото и другие благородные и редкоземельные металлы с размерами менее 20 микрон.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Способ обогащения ультрадисперсного золота и других благородных металлов, основанный на явлении лазерной агломерации при лазерном переплаве минеральных и техногенных продуктов.
ПРЕИМУЩЕСТВО ПЕРЕД АНАЛОГАМИ
Извлечение ультрадисперсного и коллоидно-ионного золота и других благородных металлов с эффективностью вплоть до 95%;
Расширение географии золотодобычи за счет вовлечения в оборот ранее неразрабатываемых месторождений благородных металлов, отвальных запасов ГОКов;
Снижение экологической нагрузки на окружающую среду в местах добычи благородных металлов.
14. Материально-техническое обеспечение (фото)
Buehler Vector LC - Полуавтоматический однодисковый шлифовально-полировальный станок для металлографической пробоподготовки c насадкой Vector LC.
Alfa/Beta - модели семейства однодисковых и двухдисковых шлифовально-полировальных станков компании Buehler, отличаются высокой надежностью и качеством подготовки шлифов в автоматическом режиме.
Преимущества:
Возможность установки автоматической головы, что позволяет достигать хорошего качества подготовки шлифа оператору с низким опытом шлифподготовки.
Приводные круги 300 мм. (12") и 250 мм. (10") для подготовки образцов больших размеров.
Мощный литой корпус снижает вибрацию и повышает долговечность.
Индивидуальная и общая нагрузка на образцы, позволяет выбрать наиболее удобный процесс подготовки широкого перечня материалов и конфигураций образцов.
Полуавтоматический однодисковый шлифовально-полировальный станок для металлографической пробоподготовки c насадкой Vector LC.
OmegaScope™ - СЗМ с конфокальным рамановским и флюоресцентным спектрометром
Уникальная комбинированная система, позволяющая совмещать оптическую спектроскопию с методиками СЗМ.
Преимущества
· СЗМ, интегрированный с конфокальным микроспектрометром;
· Прямой и боковой оптический доступ к образцу для проведения конфокальных и ГКР (TERS) экспериментов высокого разрешения;
· Получение оптических изображений путем сканирования образцом или лазером;
· Автоматизированная смена возбуждающего лазера.
OmegaScope™ – это специально разработанная система, которая объединяет в себе современные сканирующий зондовый и рамановский микроскопы. Открытая конструкция СЗМ головки позволяет использовать 100х объективы с числовой апертурой 0,7, установленные сверху над образцом, и 20х объективы с числовой апертурой 0,42, установленные сбоку от образца. Также, возможно использовать любые объективы, расположенные снизу, включая иммерсионные.
Наличие доступа к образцу не только сверху, но и сбоку – позволяет воздействовать на образец лазером с заданной поляризацией и собирать рассеянный свет с поверхности образца, что чрезвычайно важно для проведения ГКР/TERS экспериментов.
Регистрирующая система с ИК лазером с длиной волны 1300 нм позволяет измерять образцы чувствительные к видимому свету. С таким лазером пользователь может проводить одновременно АСМ сканирование и измерения флуоресценции или рамановского излучения без перекрестных помех.
Позиционирование с помощью пьезоэлементов возможно в диапазоне 10×10x10 мкм и контролируется емкостными датчиками.
Управление системой позиционирования и СЗМ осуществляется от одного контроллера. Опто-механический модуль. Монохроматор-спектрограф с компенсацией астигматизма.
SmartSPM™ – сканирующий зондовый микроскоп
Универсальный прибор для изучения свойств поверхности, а также объектов на нанометровом уровне. Идеально подходит для университетов и научных лабораторий там, где прибор имеет большое количество пользователей с разным уровнем подготовки.
Полностью автоматизированный СЗМ позволяет производить автоматическую настройку прибора перед началом измерений;
· Высокоскоростной 100 мкм сканер (резонансные частоты сканера больше, чем 7 кГц по XY & 15 кГц по Z), емкостные датчики, обеспечивающие высокую линейность и точное позиционирование;
Преимущества
· Регистрирующая система с ИК лазером с длиной волны 1300 нм позволяет измерять широкий диапазон образцов с высоким разрешением, включая образцы чувствительные к видимому свету. С таким лазером пользователь может проводить измерения флуоресценции или рамановского излучения одновременно с АСМ сканированием без перекрестных помех;
· Прямой и боковой оптический доступ;
· Улучшенный контроль обратной связи с активным устранением отставания по фазе по XY, перескоков и «звона» сканера при быстром сканировании без динамического искажения изображения;
· Режим True Non-contact и специальная процедура для безопасного подвода зонда к образцу;
· Цифровой модульный контроллер с быстрым DSP, USB интерфейсом и возможностью расширения функциональности.
15. Стратегические партнеры
НОЦ Нано в составе ЦКПНТ КурскГТУ в осуществлении НИОКР взаимодействует со многими ведущими академическими и отраслевыми НИИ, в частности, Институтами горного дела СО и ДВО РАН; центром уникального приборостроения РАН; Институтом общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Институтами материаловедения, тектоники и геофизик, водных и экологических проблем ДВО РАН, Федеральным научным центром «Научно-исследовательским институтом робототехники и технической кибернетики» и другими, что подтверждает высокий уровень проводимых исследований и разработок.
15. Стратегические клиенты
В проведении НИОКР НОЦ Нано в составе ЦКПНТ имеется прямая заинтересованность со стороны промышленных предприятий и организаций: ракетно-космическая корпорация «Энергия», ФГУП концерн Росэнергоатом; ФНЦ "Центральный научно-исследовательский институт робототехники и технической кибернетики" (г. Санкт-Петербург), ООО "Центр лазерных технологий" (г. Санкт-Петербург), ФГУП «Курский НИИ» МО РФ; Группа компаний «Технологические системы защитных покрытий; ЗАО «Михайловский ГОК», а также целого ряда других ведущих предприятий Российской Федерации
16. Международная научная деятельность
НОЦ Нано в составе ЦКПНТ КурскГТУ, созданный в 2009, начал устанавливать международные связи с ВУЗами и НИИ. В настоящее время уже заключено соглашение о научно-техническом сотрудничестве с университетом менеджмента и технологий г. Лоппенранта, Финляндия. Решаются организационные вопросы по установлению научно-технического сотрудничества с Центром науки и технологий, г. Цукубо, Япония; с естественно-научным факультетом университета г. Гренобль, Франция.
