Наука

Развитие научно-исследовательской деятельности Института «ЛаПлаз» опирается на среднесрочное и долгосрочное прогнозирование мировых научных и технологических трендов и нацелено на развитие активной промышленной политики России реиндустриализации ее экономики с целью создания качественно новых видов продукции, обеспечивающих технологический паритет РФ с развитыми странами и активное влияние на развитие мирового рынка технологий и наукоемкой продукции. В этой связи лазерные, плазменные и радиационные технологии являются одними из наиболее перспективных направлений технологического развития России.

Основные направления исследований:

• Лазерные, плазменные и радиационные технологии в промышленности, энергетике, медицине;
• Фотоника, квантовая метрология, оптическая обработка информации;
• Новые функциональные материалы, метаматериалы, «умные» сплавы и квантовые системы;
• Сверхсильные оптические поля, мощные лазеры, Mega Science установки;
• Физика высокотемпературной плазмы, экологически безопасная энергетика на основе управляемого термоядерного синтеза;
• Спектроскопические синхротронные, нейтронные, лазерные методы исследований, квантовомеханические расчеты и компьютерное моделирование конденсированных сред и наноструктур.

Высокая техновооруженность и наличие уникального оборудования позволяют решать широкий спектр научно-исследовательских задач в области критических технологий, имеющих большой инновационный потенциал:

• лазерные технологии на основе энергоэффективных волоконных, дисковых и гибридных лазеров;
• новые микро-нанотехнологии обработки материалов и создания элементов и устройств механотроники, электроники, медицины;
• технологии исследования материалов для условий сверхвысоких температур и давлений (аэрокосмические, ядерные технологии);
• технологии синтеза новых материалов на основе резонансного возбуждения атомов и молекул лазерным излучением, недоступные для других методов.
• новые лазерные методы модификации и обработки сверхпроводящих токонесущих слоев с целью обеспечения передачи электроэнергии без потерь;
• высокоэффективные накопители энергии на основе новых технологий плазменно-лазерной модификации электродов суперконденсаторов;
• разработка радиационных технологий с использованием ускорителей;
• разработка радиационных технологий с использованием мощных потоков СВЧ излучения.

Современные вопросы, решаемые специалистами ЛаПлаз:

• Новые функциональные градиентные материалы с использованием нанопорошков тугоплавких соединений и технологии прямого лазерного выращивания.
• Экспериментальная лазерная установка килоджоульного уровня энергии по своим техническим параметрам и функционалу превосходящая мировые аналоги и обеспечивающая возможность проведения исследований взаимодействия сверхмощного лазерного излучения с веществом в ранее недоступном диапазоне параметров применительно к фундаментальным и прикладным задачам в области экстремального состояния вещества, физических принципов новых энергетических технологий, лабораторной астрофизики.
• Фотонные аналого-цифровые системы с эффективным числом бит до 10 для систем обработки сигналов с полосой свыше 10 ГГц, что на порядок выше современных возможностей.
• Портативные радиоизотопные источники питания на основе наноструктурированных тонкопленочных термоэлектриков с выходной мощностью до сотен микроватт и временем службы до десятков лет.
• Энергоэффективные ускорители электронов прикладного назначения на энергию 2-10 МэВ для стерилизации, промышленной дефектоскопии, модификации материалов и метрологии.
• Микромеханические устройства на основе аморфно-кристаллических сплавов с обратимым эффектом памяти формы для захвата и перемещения микрообъектов размером от 10 до 200 мкм, которые могут быть использованы в мироэлектронике, робототехнике, микробиологии, в диагностических и вживляемых микробиочипах и других интегрированных микроустройствах.
• Высокопроизводительные магнетронные напылительные системы для прецизионного нанесения качественных покрытий. Комбинированные технологии сильноточного импульсного магнетронного распыления и магнетронного разряда с горячим катодом позволят осаждать плотные покрытия металлов и их соединений с ранее недоступными скоростями в десятки мкм/мин, для применений в областях микроэлектроники, машиностроения, медицины.
• Плазменно-пучковые генераторы нового типа для мягкого травления и модифицирования гетеро и наноструктур. Возможность точного регулирования средней энергии потока ионов, воздействующих на обрабатываемую поверхность, в диапазоне 10–100 эВ обеспечит обработку поверхности (травление или осаждение пленок) с минимальной плотностью радиационных дефектов. Плазменно-пучковые генераторы обеспечивают высокую анизотропию потока ионов и процесса травления, превосходящие возможности современных промышленных технологий на базе ВЧ и СВЧ разрядов.

Высокая техновооруженность и наличие уникального оборудования позволяют уже сейчас широкий спектр научно-исследовательских задач в области критических технологий, имеющих большой инновационный потенциал:

• лазерные технологии на основе энергоэффективных волоконных, дисковых и гибридных лазеров;
• технологии исследования материалов для условий сверхвысоких температур и давлений (аэрокосмические, ядерные технологии);
• технологии синтеза новых материалов на основе резонансного возбуждения атомов и молекул лазерным излучением, недоступные для других методов.
• новые микро-нанотехнологии обработки материалов и создания элементов и устройств механотроники, электроники, медицины;
• разработка технологии обработки лопаток газотурбинных двигателей и новых теплозащитных материалов;
• новые лазерные методы модификации и обработки сверхпроводящих токонесущих слоев с целью обеспечения передачи электроэнергии без потерь;
• высокоэффективные накопители энергии на основе новых технологий плазменно-лазерной модификации электродов суперконденсаторов;
• компактные (table-top) лазерно-плазменные ускорители частиц для протонной терапии;
• разработка радиационных технологий с использованием ускорителей;
• разработка радиационных технологий с использованием мощных потоков СВЧ излучения.