I Российский симпозиум с привлечением зарубежных специалистов «Нанотехнологии и фотонные кристаллы»
	[история] [оргкомитет] [приглашенные докладчики] [образец оформления] [материалы] [форум] [E-mail]

ПРЕДЫСТОРИЯ ПРОВЕДЕНИЯ РОССИЙСКОГО СИМПОЗИУМА С ПРИВЛЕЧЕНИЕМ ЗАРУБЕЖНЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ «НАНОТЕХНОЛОГИИ И ФОТОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ»

• Начало работы симпозиума положило решение 8-ой Международной конференции "Высокие технологии в промышленности России", проведенной в Открытом акционерном обществе Центральном научно-исследовательском технологическом институте "Техномаш" в сентябре 2002 г. Наиболее значимой тематикой, представленной на всех проведенных конференциях было изучение наноструктур и фотонных кристаллов - одного из важнейших направлений фундаментальных проблем естествознания. Учитывая прикладной характер Международных конференций "Высокие технологии в промышленности России", проблему физики и химии наноструктур и фотонных кристаллов было решено вынести в отдельную конференцию.

• Изучение наноструктур и фотонных кристаллов в мире началось с 1989 года, когда было предсказано, что поведение света в периодических структурах с периодом порядка длины волны света сравнимо с поведением электронов в полупроводниках. В них так же, как, например, в кремнии, образуется система разрешенных и запрещенных (только не по энергии, а по частоте) зон. Такие материалы с запрещенными фотонными зонами получили название фотонных кристаллов. Простейший пример одномерного фотонного материала - это просветляющее покрытие, давно используемое в оптических приборах. Поскольку скорость света значительно выше скорости электронов, возможно создание аналогов диодов и транзисторов на основе фотонных кристаллов со скоростью быстродействия до 10^5 ГГц, что на три порядка превышает возможности аналогичных разработок на основе полупроводниковых технологий, которые планируется достичь через 7-10 лет. Предполагается, что ближайшие 5-10 лет на основе фотонных кристаллов, будут продемонстрированы "диоды и транзисторы", а в ближайшие 10-15 лет будут созданы и найдут применение в оптических компьютерах элементы памяти. Использование 3D-наноструктур, например, на основе опаловых матриц позволит увеличить объемную плотность активных элементов до 10^14 - 10^15 в 1 см^3, что на три порядка превышает возможности кремниевой технологии и, что более важно, позволит перейти к принципиально иной (приближающейся к нейросетевым принципам человеческого интеллекта) архитектуре построения устройств хранения и обработки информации.
  Как показали проведенные исследования, фотонные кристаллы и системы на основе опаловидных матриц являются наиболее перспективными для указанного направления. Следует отметить, что подобные среды являются, в известном смысле, самоорганизующимися, что увеличивает возможности их модификации и делает их сравнительно дешевыми по сравнению с другими фотонными материалами. Искусственно получаемые, опаловидные матрицы представляют собой плотно упакованную гранецентрированную кубическую решетку наносфер SiO2 диаметром от 200 до 600 нм (при монодисперстности не менее 3%) с межсферическими пустотами (микрополости) размерами 150 - 400 нм. В настоящее время разрабатываются различные методы модификации этих структур и создаются на их основе фотонные материалы, а так же микросистемы типа инверсных опалов. В фотонных кристаллах на основе опаловидных матриц характерные размеры и периодичность изменения оптических характеристик сравнимы с длиной света. При взаимодействии светового излучения с веществом существенную роль начинают играть различные, в частности, квантовые эффекты, за счет которых эффективность оптических взаимодействий возрастает на много порядков (по сравнению с обычными оптическими средами). Так например, введение в подобные структуры кластеров некоторых металлов (коллоидальные частицы серебра, золота) или наноалмазов приводит, за счет эффекта гигантского комбинационного рассеяния, к значительному увеличению оптического взаимодействия со средой.
  Кроме того, следует отметить, что около 26% объема опаловидных матриц составляют микрополости, что обеспечивает огромную суммарную площадь поверхности, на которую можно наносить специальные химические реагенты, взаимодействующие с различными факторами внешней среды. Учитывая это, следует предусмотреть, как один из этапов работы, введение в опаловые матрицы различных материалов, в частности, полупроводниковых (для покрытия ими наносфер SiO2), для которых имеются данные по зависимости их сопротивления от количества поглощенного или адсорбированного химического вещества. Учитывая, что суммарная площадь поверхности такого покрытия для образца размером 1 см^3 достигает 104 см^2 (1 м^2) можно существенно увеличить чувствительность обычно используемых химических сенсоров.

• Предполагается привлекать к участию в работе симпозиума молодых сотрудников, аспирантов и студентов различных ВУЗов и институтов РАН. Привлечение молодежи - важнейший аспект их обучения и укрепления кадрами нового зарождающегося направления науки. Будут заслушаны доклады и опубликованы в трудах семинара работы аспирантов и студентов Бурятского государственного университета (Улан-Удэ), Марийского государственного технического университета (Йошкар-Ола), Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана, Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), Московского института стали и сплавов (технологический университет) Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ им. М.В.Ломоносова (Москва) и др.; молодых сотрудников и аспирантов Института физической химии РАН (Москва), Института общей физики РАН (Москва), Бурятского научного центра СО РАН (Улан-Удэ), Института прикладной механики УрО РАН (Ижевск) и др.

[на главную страницу]