Научно-образовательный центр материалов высоких технологий

Одной из основных областей научных исследований НОЦ материалов высоких технологий является развитие методов получения новых нанодисперсных материалов и изучение их физико-химических и в первую очередь функциональных свойств.

Для получения нанодисперсных материалов используются такие передовые методы, как методы механохимии, сонохимии, лазерной химии и микроволновой химии.

«Крупная» (200 нанометров) капля трехкомпонентного полупроводникового соединения, образовавшаяся при лазерной абляции. Исходно она имела стеклообразную структуру (из-за высокой скорости охлаждения, но в результате последующей термической обработки на ее поверхности проросли кристаллические зерна.

Лазерная абляция в жидкости. Видна вспышка лазерного взрыва на поверхности мишени

Интерес к нанодисперсным материалам связан с тем, что они находят все более широкое применение в качестве исходного сырья при производстве керамических и композиционных материалов, сверхпроводников, солнечных батарей, биоимплантантов, совместимых с костью, фильтров, геттеров, присадок к смазочным материалам, красящих и магнитных пигментов, компонентов низкотемпературных высокопрочных припоев и др. Нанодисперсные материалы находят и самостоятельное применение, например, в качестве люминесцентных меток в биологии и медицине, катализаторов химических реакций и сорбентов. По мере выполнения фундаментальных и прикладных исследований этот перечень быстро расширяется. Многие из применений уже реализованы, другие находятся на стадии разработки, но большая часть возможных применений НП остается пока не тронутой.  Перспективы использования НП связаны с отработкой технологии получения порошков с "особыми" свойствами.

Изменение фундаментальных свойств традиционных материалов в нанодисперсном состоянии открывает широчайшие возможности в области создания новейших материалов и технологий, принципиально новых приборов и устройств.

Сотрудниками НОЦ ведутся работы по получению нанодисперсных полупроводниковых материалов для создания солнечных элементов.  Гелиоэнергетика, по мнению специалистов, способна удовлетворить все возрастающие потребности человечества в электричестве. Перспективными материалами для солнечных элементов являются селеноиндаты и селеногалаты меди.          

Второе направление исследований – это  работы по инкапсулированиюнаночастиц – покрытию наночастиц оболочкой. Такой прием позволяет предотвратить слипание наночастиц друг с другом. Можно отобрать наночастицы одинакового размера (если капсулы имеют сами одинаковый размер). Если материал капсулы является биологически совместимым, то оказывается возможным сделать наночастицы не только безвредными для живых организмов, но и чувствительными к появлению болезнетворных образований. Также осуществима возможность управления взаимодействием наночастиц с окружающими веществами: их растворимостью, способностью отыскивать вирусы или поврежденные клетки или наоборот – отторгать нежелательные вещества.

Потенциальными областями применения разрабатываемых материалов являются: солнечная энергетика, биология, биомедицина, охрана информации, экология.