Рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL длиной 3,4 км будет построен под землей в крупнейшем в Германии синхротронном центре DESY (г. Гамбург). Россия станет второй после Германии страной по объему инвестиций в этот международный проект. Он позволит выйти на новый уровень в исследованиях в области физики, химии, материаловедения, наук о жизни, биомедицине и др.
Для запуска проекта предусмотрено определить Российскую госкорпорацию нанотехнологий в качестве организации-участника от России. В течение 2009-2016 г.г. 250 миллионов евро внесет “РОСНАНО” в управляющую компанию проекта от имени Российской Федерации .
Проект XFEL (X-Ray Free Electron Laser) обещает стать уникальным технологическим комплексом для проведения научных исследований на качественно новом уровне в таких приоритетных сферах развития отечественной инновационной экономики, как нанотехнологии. Планируемый комплекс будет значительно превосходить по своим техническим параметрам аналогичные лазеры, которые уже строятся в США и Японии.
Проект строительства в Европе рентгеновского лазера на свободных электронах разрабатывается с начала 1990-х годов. У истоков проекта стояли российские ученые из новосибирского Института ядерной физики. На сегодняшний день в рамках межправительственных соглашений в проекте участвуют 14 стран, в числе которых: Германия, Россия, Великобритания, Венгрия, Польша, Франция, Швеция и др. Использование пучкового времени (главного ресурса установки) будет осуществляться с учетом вклада каждой страны в создание установки.
Общая стоимость создания установки более 1 миллиарда евро. Сооружение, запуск и последующая эксплуатация установки возлагаются на управляющую компанию, созданную на территории Германии. Ее участником от России выступит Российская госкорпорация нанотехнологий. За “РОСНАНО” будет закреплена доля, обеспечивающая контроль над наиболее существенными вопросами корпоративного управления.
Научное руководство реализацией проекта и формирование научно-исследовательской программы использования XFEL с российской стороны возложено на РНЦ «Курчатовский институт». Полученные в рамках проекта XFEL сверх-яркие ультракороткие рентгеновские импульсы со свойствами, аналогичными лазерному излучению, позволят буквально поэтапно «видеть» молекулярные и атомарные процессы в материалах и биомолекулах.
Эксплуатация XFEL открывает огромные возможности для изучения химических и физических процессов в молекулах, а также создания новых материалов и наноструктур. По словам управляющего директора, члена правления “РОСНАНО” Диониса Гордина, «российские ученые и инженеры получат доступ к исследовательскому инструменту, аналоги которого отсутствуют не только в России, но и в мире. Кроме того, российские научные и производственные организации будут активно задействованы при изготовлении оборудования и материалов установки»
Немалое цифра молекул, как известно, обладает способностью поглощать и испускать фотоны. И все-таки свечение подобных молекул наблюдателю представляется мерцающим, потому что избыточная энергия, передаваемая им падающими фотонами, может кроме того рассеиваться в виде тепла. Проводя рутинную проверку свойств одного из таких образцов, ученый отметил отсутствие признаков ожидаемого мерцания.
Скрупулезно изучив результаты опытов, авторы работы пришли к выводу о том, что выдающиеся свойства нанокристалла объясняются его исключительной структурой. В "обычных" образованиях такого типа разнородные слои полупроводниковых материалов оказываются толково отделены товарищ от друга. По мнению г-на Краусса, фабрика нанокристаллов CdZnSe ZnSe в индустриальных объемах может принять решение проблему создания дешевых источников лазерного излучения.
В настоящее час при конструировании лазеров, работающих на разных длинах волн, применяется немного различных материалов и технологий. Применение нанокристаллов позволит спроектировать универсальный техпроцесс, так как для изменения длины волны испускаемого излучения инженеру будет довольно поменять физические размеры самой наноструктуры. Полная версия отчета будет опубликована в журнале Nature.
По материалам compulenta.ru
Белорусские и российские учёные в 2009 году планируют приступить к выполнению новой научно-технической программы Союзного государства в области лазерных технологий: специалисты двух стран создадут лазеры и лазерно-оптические системы нового поколения.
Сегодня проект научно-технической программы Союзного государства «Гетероструктуры: СВЧ-радары, лазеры, светодиоды» находится на согласовании в министерствах Беларуси и России. Ожидается, что реализация документа начнётся уже в следующем году. Одним из исполнителей программы станет Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси.
– Задачи, поставленные перед учёными двух стран новой программой, довольно амбициозны, – рассказывает директор института Владимир Кабанов. – Совместными усилиями мы планируем разработать современные лазеры и лазерно-оптические системы нового поколения на полностью твердотельной основе. Главным преимуществом твердотельных лазеров по сравнению, к примеру, с газовыми является их компактность и простота в обслуживании. Кроме того, лазеры на твердотельной основе способны генерировать энергию высокой мощности. Они могут успешно применяться при разработке новых систем связи и освещения, медицинских приборов и промышленных установок, соответствующих самым передовым тенденциям мирового рынка лазерной техники. Использование новых полупроводниковых лазеров и светодиодов, которые мы намерены создать, позволит снизить материалоёмкость и энергоёмкость промышленных производств.
В целом новая программа предполагает разработку широкого спектра лазерной продукции как в сфере неорганических полупроводниковых соединений, так и в области технологий роста квантоворазмерных гетероструктур на основе органических полупроводников. Учёные планируют создать новые методы производства СВЧ-транзисторов, лазеров, светодиодов, а также освоить производство техники на их основе.
– Выполнение программы будет способствовать более активному обмену опытом и знаниями между российскими и белорусскими учёными в области лазерных технологий, – считает Владимир Кабанов. – Наши совместные достижения послужат стимулом для создания новых импортозамещающих производств, которые обеспечат повышение конкурентоспособности экономики Союзного государства на мировом уровне.
Курс на расширение сотрудничества
Тесные научные связи между учёными-физиками Беларуси и России сложились ещё в советские времена. После распада Советского Союза они сохранились, в том числе и в области лазерных технологий. Сегодня сотрудники Института физики им. Б.И.Степанова НАН Беларуси вместе с российскими учёными выполняют проекты по созданию новых источников лазерного излучения и лазерной техники для промышленности, энергетики, экологии.
Так, одними из наиболее перспективных являются совместные работы по созданию современных полупроводниковых светодиодов.
– Это научное направление имеет огромное значение для экономики любой страны мира, ведь за светодиодами – будущее энергетики, – утверждает Владимир Кабанов. – Они отличаются долговечностью и позволяют экономить большие объёмы электроэнергии. Данный аспект особенно важен в условиях постоянно роста цен на энергоресурсы. По эффективности освещения современный светодиод мощностью 1–2 Вт заменяет лампочку накаливания мощностью 100–150 Вт. Кроме того, светодиоды служат в 10 раз дольше, чем обычные лампы накаливания. Учёные нашего института в кооперации с российскими коллегами исследуют эффективные методы выращивания светодиодных структур, их излучательную способность, а также определяют параметры, необходимые для реализации излучения в различных спектральных диапазонах.
Партнёрство учёных Беларуси и России развивается и в области использования лазеров для мониторинга атмосферного воздуха. В Институте физики им. Б.И.Степанова успешно функционирует целый комплекс лидаров (лазерных локаторов) различного назначения, в том числе стационарных и передвижных. С их помощью изучают, как распределяются различные аэрозоли, пыль, газы и другие вещества в атмосфере в различное время года и суток, выявляют их скорость и направления перемещения. На основе полученной информации создаются специальные сводки со сведениями об уровне загрязнений в различных городах и районах республики. Используя лидары, учёные отслеживают также процессы трансграничного переноса загрязняющих веществ, в том числе между Беларусью и Россией. Лидары помогают выявлять источники загрязнения воздуха и своевременно принимать меры по предотвращению распространения вредных веществ.
В будущем Институт физики им. Б.И.Степанова планирует расширить спектр совместных работ с российскими научными учреждениями. По словам директора института, перспективы дальнейшего взаимодействия учёных двух стран обсуждались на международной научной конференции «Лазерная физика и оптические технологии», которая прошла в Минске в июне. Во время дискуссий российские специалисты выразили заинтересованность в укреплении сотрудничества с белорусскими коллегами в области разработки современной светодиодной техники. Возможности выполнения новых совместных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ стороны рассмотрят в ближайшее время.
Новые предложения белорусов для российского рынка
Институт физики им. Б.И.Степанова НАН Беларуси планирует увеличить не только количество двусторонних белорусско-российских научных работ, но и объёмы поставок своей продукции в Россию. Многие из белорусских разработок уникальны и по техническим характеристикам опережают зарубежные образцы. Среди них, например, медицинский аппарат «Малыш», предназначенный для лечения желтухи у новорождённых детей. Это заболевание появляется у младенцев в результате образования в крови жёлтого пигмента – билирубина – и отложения его избытка в коже. Терапевтическое действие аппарата «Малыш» основано на использовании мощного сверхъяркого света сине-зелёной области спектра, который обеспечивает эффективный вывод избыточного количества молекул билирубина из крови малышей и помогает им в течение трёх суток успешно справиться с недугом в 97% случаев. Такими приборами оснащены практически все родильные дома Беларуси. В этом году аппараты «Малыш» начнут применять и в России.
В перспективе на российский рынок планируется поставлять и современную высокоэффективную терапевтическую установку «Ромашка». Её действие эффективно при фотодинамической терапии, направленной на разрушение онкологических клеток. С помощью поляризованного светодиодного излучения «Ромашки» специалисты могут контролировать работу всех клеток в организме пациентов – усиливать их защитные функции и затормаживать развитие больных клеток. «Ромашка» может применяться для лечения сердечно-сосудистых, инфекционных, хирургических заболеваний.
– Белорусские учёные готовы предложить российским предприятиям и новые разработки в области машиностроения, – рассказывает заместитель директора по научной работе Института физики им. Б.И.Степанова Виталий Плавский. – Среди них – новый метод контроля качества деталей машин и техники цилиндрической и конической формы. Новинка может применяться для проверки качества деталей в машиностроении, станкостроении, металлургической отрасли. Основным преимуществом белорусской разработки является высокая точность определения браков. В отличие от других аналогов, установка не требует вращения по оси деталей, что существенно сокращает время, необходимое для их проверки.
А не так давно в институте разработали уникальную систему повышения видимости в условиях пыли и загазованности. Работающая в карьерах техника обычно создаёт густые облака пыли, которые затрудняют передвижение машин, доставляющих в карьеры различные грузы. В условиях плохой видимости водители часто вынуждены останавливаться и ожидать, пока пелена пыли рассеется. Это, в свою очередь, замедляет темп работ в карьерах, увеличивает расходы топлива, понижает производительность труда.
– Наша разработка позволит решить эту проблему, – уверен Виталий Плавский. – В основе новой системы – действие невидимого лазерного излучения импульсного характера. Оно создаёт специальный фон, на котором видно, что происходит в карьере в условиях запылённости и загазованности. Благодаря такому фону водитель может беспрепятственно передвигаться по карьеру без риска столкновения с другой техникой. Применение разработки белорусских учёных позволит увеличить скорость перевозки грузов в карьеры, сократить потребление топлива, оптимизировать работу карьерной техники.
К слову, за разработку системы повышения видимости в условиях пыли и загазованности для карьерной техники и нового метода контроля качества деталей машин и техники цилиндрической и конической формы учёные Института физики им. Б.И.Степанова получили в этом году золотые медали на VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций. Российские предприятия заинтересовались изобретениями белорусских специалистов, сейчас со многими из них ведутся переговоры об условиях сотрудничества.
– Дальнейшее научно-техническое взаимодействие учёных Беларуси и России в области лазерных технологий и техники является одним из главных факторов интенсификации научно-технического прогресса в двух наших странах, важным условием внедрения на производствах высокоинтеллектуальных разработок, – резюмировал Владимир Кабанов. – Их применение позволит не только в несколько раз повысить качество выпускаемой продукции в различных отраслях народного хозяйства, но и создать принципиально новую технику и технологии.
По материалам vreso.ru