И.А. Рыжиков , ИТПЭ РАН

1. Institute for Theoretical and Applied Electromagnetics RASMoscow, 125412, Russia. Tel: +7(495)485-9344; fax: +7(495)484-2633; e-mail: nanocom@yandex.ru «Инновационные аспекты разработки новых функциональных композиционных материалов». И.А. Рыжиков , ИТПЭ РАН

2. Некоторые составляющие инновационного процесса Формирование инновационной среды: - генерация знаний; - подготовка кадров; - создание инновационных продуктов (прикладные НИР, НИОКР); - создание системы привлечения финансовых ресурсов. Необходимые условия для старта самоподдерживающегося инновационного процесса: - конкурентоспособная оплата труда; - постоянная модернизация оборудования; - наличие прибыли; - наличие базовых основных средств и оплаты труда.

3. Схема финансирования инновационных процессов в ИТПЭ РАН ФПСР(формирование ИС –прикладные НИР, НИОКР) Гранты РФФИ, ФЦНТП ( НИР, поставка научного оборудования, мобильность, генерация знаний) Бюджет РАН(базовая оплата труда, основные средства) Инновации (конкурентная оплата труда, апгрейд оборудования, генерация знаний, развитие персонала, создание инновационных продуктов Программы РАН (НИР) – генерация знаний, мобильность Контракты на выполнение НИОКР и оказание НТУ – формирование прибыли Подготовка специалистов

4. НАНОТЕХНОЛОГИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ MATEРИАЛОВ Технология формирования с использование СЗМ Технология нанокомпозитов с заданными свойствами Физика и химия тонкопленочных и нанодисперсных структур Нанокристаллические, нанопористые и нановолокнистые материалы Нанотехнология функциональных материалов Наноразмерные монокристаллические полупроводниковые структуры Обработка и исследование поверхности Процессы микроэлектроники

5. НАНОТЕХНОЛОГИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ MATEРИАЛОВ Функциональные покрытия и материалы с заданными и управляемыми оптическими и микроволновыми характеристиками Микросенсоры, микропреобразователи и микроактуаторы Элементы ближнепольной оптики Интеллектуальные материалы и покрытия

6. Технологии тонкопленочных структур и функциональных нанокомпозиционных материалов • Основные направления исследований и разработок. • Металло-полимерные магнитные тонкопленочные структуры. • Прозрачные прводящие покрытия. • Системы на основе тонких пленок фотополупроводников CdS-CdSe. • Нанопористые тонкие пленки. • Полупроводниковые химические газовые сенсоры на основе тонких пленок оксидных полупроводников. • Формирование наноразмерных • объектов с использованием СЗМ • Интеррференционные фильтры . • Поглощающие и излучающие покрытия микроволнового диапазона. • Функциональные и интеллектуальные материалы и покрытия. • Металло-полимерные и металло-оксидные нанокомпозиты. • Тонкопленочные магнито-импедансные и магнито-резистивные датчики. • Наноструктурные многофункциональные тонкопленочные покрытия для водородных топливных элементов.

7. Технологииприменяемые для создания наноструктурированных тонкопленочных материалов Резистивное, магнетронное, электронно- и ионно-лучевоераспыление тонких пленок металлов, полупроводников и диэлектриков. Фотолитография. Ионно-лучевое, плазмо-химическое и химическое травление. Жидкофазное, вакуумное и газотранспортное нанесение полимеров. СЗМ с возможностью формирования наноструктур и модификации поверхности.

8. Au История: от МПЭ квантово-размерных структур к наноформированию с помощью СТМ Растровая электронная микрофотография скола зарощенной меза-полосковой лазерной структуры Установка для формирования тонкопленочных структур методом молекулярно-пучковой эпитаксии(1987 год) Установка для исследования СТМ-стимулированных процессов наноформирования (1991 год) Стадия нанесения золотого контакта

9. Наноформирование: темные стрелки — направление движения иглы СТМ (1) и тока, (2) — подложка, светлые стрелки  потоки адсорбции и десорбции в газовой среде (3), (4) — полосковая структура; а — формирование рельефного проводящего полоска; b — “эффект расщепления”, c — формирование диэлектрического полоска и “эффект близости” СТМ-изображение проводящей решетки, сформированной на поверхности SiWx в парах диэтилового эфира. Размер кадра: 11 мкм СТМ-изображение полосковой проводящей структуры, сформированной на поверхности SiWx в парах диэтилового эфира. Размер кадра: 11 мкм СТМ-изображение сопряжения круглой и прямоугольной непроводящих наноразмерных областей

10. Формирование наноструктурированных пленок Fe –FeN с заданными высокочастотными свойствами на полимерных подложкахметодом магнетронного распыления в вакууме I. T. Iakubov, I.A. Ryzhikovat al. JMMM, 2005

11. Тонкие ферро-магнитные пленки Возможные применения: радиопоглощающие покрытия, СВЧ фильтры, резонаторы, антенны, и пр. Частота, ГГц Тонкие ферромагнитные пленки имеют наибольшую СВЧ магнитную проницаемость среди всех магнитных материалов Нанокомпозиты на основе тонких ферромагнитных пленок 70 нм Частота, ГГц Наноструктурированные тонкопленочныекомпозиты A.N. Lagarkov, ETOPIM 2007

12. ИТПЭ РАН Формирование пленок ITO с заданным спектром поглощения

15. 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 Relative thickness alteration, %

16. Трехмерные наноструктурированные металл– полимерныепленкис заданными оптическими характеристиками,полученными с использованием плазмохимического травления через наноразмерную золотую маску I.A. Ryzhikov at al.BIANISOTROPICS 2004, September 22-24, Ghent, Belgium

17. Атомно-силовая микроскопия. Изображения поверхности образцов типа O2/Au/CH4 с различным количеством циклов отжига (N)

19. Особенности фотопроводимости нанопористых гранулярных композитов на основе соединений CdSe – CdS. И.А. Рыжиков и др. Радиотехника и электроника, 2008

20. Структура композита.

21. DesignA Source of light Cd(S,Se) R , kOhm / Ё Light “OFF” 10 0 0 ,0 10 0,0 10 0,0 Radome coated by a photosensitive film Available 1 0, 0 Design B 1,0 Needed 0,1 Light “ON” 0,01 10 1000 Illumination, lux Screen of low-observable shape Performance of the photosensitive films Схема работы управляемого радиоотражающего покрытия обтекателя антенны радиолокатора Kissel at al. ICMAT 2007,1-6 July 2007. SUNTEC,Singapore

22. Особенности фотопроводимости нанопористых гранулярных композитов на основе соединений CdSe – CdS. И.А. Рыжиков и др. Радиотехника и электроника, 2008

23. Экстраординарное прохождение света через случайно расположенный массив субволновых отверстий

24. Экспериментальные данные о прохождении светачерез пленки серебра осажденные на поверхность молекулярного фильтра(curve 2) и на поверхность сплошной полимерной пленки (curve 1).

25. 1-2 cm Membrane 1-3 mm ИТПЭ РАН Компактные топливные элементы CFC features: Sensors in “stand by” mode 0.1 mW Sensors in operation 10100 mW Cell phone 1 W Pocket PC 12 W XXI soldier 30 W, 2 kW·h Dimensions~ 220.2 cm3 ConsumtionPt < 0.1 mg/см2 Pt < 0.1 mg/cm2 ИТПЭ РАН Gas-transport electrode Gas-transport electrode 30-100mm

26. ИТПЭ ОИВТ РАН Морфология катализатора на поверхности мембраны Метод исследования: атомно-силовая микроскопия Поверхность нафиона до нанесения платины Поверхность нафиона с нанесенной магнетроном платиной Поверхность нафиона с нанесенной магнетроном платиной, подвергнутого ионно-плазменной обработке

27. Установка для нанесения пара –поли –ксилилена методом полимеризации в вакууме

28. Защита многослойных функциональных покрытий Структура покрытия 1. 2. 3. 4. Элемент полимерной оптики 1. Защитное покрытие полипараксилилена толщиной 15 мкм. 2. Адгезионный подслой 3. Функциональный слой 4. Полимерная подложка Селективное покрытие (элемент солнечного коллектора)

29. Модификация МДО покрытий полипараксилиленом • Образцы структурированного • покрытия оксидасплава АМГ-3были получены микродуговым оксидированием (МДО). • Такие покрытия применяются в качестве коррозионностойких электродов • Остаточнаясквозная пористость • полученного слоя является • дефектом и негативно отражается на функциональных характеристиках МДО слоя. • Поры в структурированном слое • заполнялась • полипараксилиленом. • До и после обработки образцов • полипараксилиленом измерялось пробивное напряжение и сквозная • пористость полученных МДО • структурированных слоев.

30. Установка синтеза металлополимерных композитов • Напыление защитных • полимерных покрытий • Синтез металлополи-мерных композитов • “In situ”измерение электрофизических • характеристик покрытий

31. Образцы металлополимерного композита 0 об.% 1.5об.% 2 об.% 4 об.% 5.3 об.% 6 об.% 8 об.% • Увеличение концентрации серебра в композите приводит к изменению цвета, что связано с эффектом плазмонного резонанса на частицах серебра. Увеличение концентрациисеребра приводит к уменьшению плотности наночастицы (кластера), что сопровождается уменьшением эффективной диэлектрической проницаемости кластера и приводит • к сдвигу резонансной частоты. • Appl Phys A (2010) Epsilon-near-zero material as a unique solution to three different approaches to cloaking. • E.O.Lisnev,A.V.Dorofeenko, • A.P.Vinogradov.

32. Выводы • Использование технологий применяемых в микроэлектронике в сочетании с обратной связью основанной на контроле размерности получаемых структур на нанометровом уровне дает возможность получения материалов с уникальными свойствами и с заданной функциональностью. • Создание тонкопленочных структур с многоуровневой организацией и нанометровой размерностью активных слоев – реальный путь создания сверхлегких и сверхтонких РПП. • Наноструктурирование поверхности позволяет существенно повысить управляемость технологии создания оптически прозрачных теплозащитных и радиоотражающих покрытий. • Металлополимерные нанокомпозиты могут использоваться в качестве сред с заданными оптическими и электрофизическими свойствами • Модификация границ раздела гранулярных нанопористых полупроводников дает возможность получения материалов с уникальными значениями фоточувствительности и создания экранов с управляемыми спектральными характеристиками.